Страница 241 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Решение

1-я пробирка

При смешивании растворов соляной кислоты ($HCl$) и силиката натрия ($Na_2SiO_3$) происходит реакция ионного обмена. Соляная кислота, как более сильная, вытесняет более слабую кремниевую кислоту из её соли. Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) нерастворима в воде, поэтому она выпадает в виде гелеобразного осадка. Второй продукт реакции, хлорид натрия ($NaCl$), остаётся в растворе.

Молекулярное уравнение реакции:

$2HCl + Na_2SiO_3 = 2NaCl + H_2SiO_3\downarrow$

Наблюдаемый признак реакции — образование белого студенистого осадка.

Ответ: В пробирке №1 наблюдается образование осадка кремниевой кислоты, так как сильная кислота вытесняет слабую нерастворимую кислоту из её соли.

2-я пробирка

При смешивании растворов серной кислоты ($H_2SO_4$) и карбоната калия ($K_2CO_3$) происходит реакция обмена, в результате которой сильная серная кислота вытесняет слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$) из её соли. Угольная кислота является неустойчивым соединением и сразу же разлагается на углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$).

Молекулярное уравнение реакции:

$H_2SO_4 + K_2CO_3 = K_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

Наблюдаемый признак реакции — бурное выделение бесцветного газа без запаха ("вскипание").

Ответ: В пробирке №2 наблюдается выделение углекислого газа в результате разложения образовавшейся угольной кислоты.

3-я пробирка

При смешивании раствора соляной кислоты ($HCl$) с раствором хлорида бария ($BaCl_2$) или нитрата бария ($Ba(NO_3)_2$) реакция обмена не происходит.

1. В случае с хлоридом бария ($BaCl_2$) в растворе присутствуют ионы $H^+$, $Cl^-$, $Ba^{2+}$. Обмен ионами не приводит к образованию новых веществ.

2. В случае с нитратом бария ($Ba(NO_3)_2$) возможные продукты реакции — хлорид бария ($BaCl_2$) и азотная кислота ($HNO_3$) — являются хорошо растворимыми в воде и сильными электролитами, как и исходные вещества. Реакция является обратимой и не смещается в сторону продуктов, так как не образуется ни осадок, ни газ, ни слабый электролит (например, вода).

Полное ионное уравнение для второго случая:

$2H^+ + 2Cl^- + Ba^{2+} + 2NO_3^- \rightleftharpoons Ba^{2+} + 2Cl^- + 2H^+ + 2NO_3^-$

Видимых изменений в пробирке не наблюдается.

Ответ: В пробирке №3 реакция не протекает, так как не образуется ни осадок, ни газ, ни вода.

Сформулируйте вывод о возможности взаимодействия кислот с солями

Анализируя результаты опытов, можно сделать вывод, что реакция между кислотой и солью протекает до конца (является необратимой) только в том случае, если один из продуктов покидает сферу реакции. В опыте №1 таким продуктом является нерастворимое вещество (осадок), а в опыте №2 — газообразное вещество (газ). Таким образом, предложение следует дополнить следующим образом:

«Кислоты взаимодействуют с солями, если в результате реакции образуется осадок или газ».

Ответ: Кислоты взаимодействуют с солями, если в результате реакции образуется осадок или газ.

Для определения сильной кислоты среди предложенных вариантов необходимо проанализировать свойства каждого соединения.

а) $H_2S$ (сероводородная кислота) – это слабая кислота. В водных растворах она диссоциирует обратимо и в незначительной степени, в основном по первой ступени.

б) $HNO_3$ (азотная кислота) – одна из самых известных сильных минеральных кислот. В водном растворе она практически полностью (нацело) диссоциирует на ионы.

в) $H_2SiO_3$ (кремниевая кислота) – это очень слабая кислота, одна из самых слабых неорганических кислот. Она практически нерастворима в воде и, соответственно, очень слабо диссоциирует.

Таким образом, сильной кислотой из перечисленных является азотная кислота ($HNO_3$).

Уравнение диссоциации сильной кислоты записывается со стрелкой в одну сторону, что указывает на необратимость процесса в разбавленных растворах. Для азотной кислоты уравнение электролитической диссоциации выглядит следующим образом:

$$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$$

Это уравнение показывает, что одна молекула азотной кислоты в водном растворе распадается на один катион водорода ($H^+$) и один нитрат-анион ($NO_3^-$).

Ответ: сильной кислотой является азотная кислота (б) $HNO_3$. Уравнение ее диссоциации: $HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$.

Азотистая кислота — это неорганическое соединение, химическая формула которого $HNO_2$. Её характеристика согласно различным классификационным признакам кислот приведена ниже.

По содержанию атомов кислорода

Азотистая кислота ($HNO_2$) в своем составе содержит атомы кислорода, следовательно, она относится к классу кислородсодержащих кислот (оксикислот).

По основности

Молекула азотистой кислоты имеет один атом водорода, который способен замещаться на атом металла при образовании солей (нитритов). В водном растворе кислота диссоциирует с отщеплением одного иона водорода: $HNO_2 \rightleftharpoons H^+ + NO_2^-$. Таким образом, азотистая кислота является одноосновной.

По силе

Азотистая кислота является слабой кислотой. В водных растворах она диссоциирует обратимо и лишь в незначительной степени. Её константа кислотной диссоциации $K_a$ при стандартных условиях составляет около $7.1 \cdot 10^{-4}$.

По устойчивости

Это неустойчивая кислота. Она существует только в разбавленных и холодных водных растворах. При нагревании или концентрировании легко разлагается по реакции диспропорционирования: $3HNO_2 \rightarrow HNO_3 + 2NO \uparrow + H_2O$.

По окислительно-восстановительным свойствам

В молекуле азотистой кислоты атом азота находится в промежуточной степени окисления +3 (минимальная -3, максимальная +5). Это обуславливает её способность проявлять двойственные окислительно-восстановительные свойства, то есть выступать и в роли окислителя, и в роли восстановителя.

Как окислитель (степень окисления азота понижается): $2HNO_2 + 2HI \rightarrow I_2 + 2NO \uparrow + 2H_2O$.

Как восстановитель (степень окисления азота повышается): $5HNO_2 + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5HNO_3 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 3H_2O$.

По принадлежности к классу веществ

Азотистая кислота не содержит углерода в качестве основного элемента скелета молекулы, поэтому она является неорганической кислотой.

Ответ:

Азотистая кислота ($HNO_2$) — неорганическая, кислородсодержащая, одноосновная, слабая, неустойчивая кислота, проявляющая как окислительные, так и восстановительные свойства.