Страница 242 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Для определения степеней окисления элементов в химических соединениях будем исходить из следующих правил:

• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
• Степень окисления водорода (H) в кислотах всегда равна +1.
• Степень окисления кислорода (O) в большинстве соединений, включая данные кислоты, равна -2.

хлорная кислота $HClO_4$

Обозначим неизвестную степень окисления хлора (Cl) через x. Учитывая постоянные степени окисления водорода (H = +1) и кислорода (O = -2), а также то, что молекула электронейтральна, составим уравнение:

$1 \cdot (+1) + 1 \cdot x + 4 \cdot (-2) = 0$

Решим уравнение относительно x:

$1 + x - 8 = 0$

$x - 7 = 0$

$x = +7$

Ответ: степени окисления в хлорной кислоте ($HClO_4$): H(+1), Cl(+7), O(-2).

хромовая кислота $H_2CrO_4$

Обозначим степень окисления хрома (Cr) через x. Степени окисления водорода и кислорода — +1 и -2 соответственно.

Составим и решим уравнение:

$2 \cdot (+1) + 1 \cdot x + 4 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 8 = 0$

$x - 6 = 0$

$x = +6$

Ответ: степени окисления в хромовой кислоте ($H_2CrO_4$): H(+1), Cr(+6), O(-2).

двухромовая кислота $H_2Cr_2O_7$

Обозначим степень окисления хрома (Cr) через x.

Составим и решим уравнение для молекулы $H_2Cr_2O_7$:

$2 \cdot (+1) + 2 \cdot x + 7 \cdot (-2) = 0$

$2 + 2x - 14 = 0$

$2x - 12 = 0$

$2x = 12$

$x = +6$

Ответ: степени окисления в двухромовой кислоте ($H_2Cr_2O_7$): H(+1), Cr(+6), O(-2).

азотистая кислота $HNO_2$

Обозначим степень окисления азота (N) через x.

Составим и решим уравнение для молекулы $HNO_2$:

$1 \cdot (+1) + 1 \cdot x + 2 \cdot (-2) = 0$

$1 + x - 4 = 0$

$x - 3 = 0$

$x = +3$

Ответ: степени окисления в азотистой кислоте ($HNO_2$): H(+1), N(+3), O(-2).

пирофосфорная кислота $H_4P_2O_7$

Обозначим степень окисления фосфора (P) через x.

Составим и решим уравнение для молекулы $H_4P_2O_7$:

$4 \cdot (+1) + 2 \cdot x + 7 \cdot (-2) = 0$

$4 + 2x - 14 = 0$

$2x - 10 = 0$

$2x = 10$

$x = +5$

Ответ: степени окисления в пирофосфорной кислоте ($H_4P_2O_7$): H(+1), P(+5), O(-2).

a) Это реакция между оксидом цинка $ZnO$ (амфотерный оксид) и азотной кислотой $HNO_3$ (сильная кислота). Происходит реакция нейтрализации с образованием соли нитрата цинка $Zn(NO_3)_2$ и воды $H_2O$.

Молекулярное уравнение:

$ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$ZnO(s) + 2H^+(aq) + 2NO_3^-(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2NO_3^-(aq) + H_2O(l)$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов $NO_3^-$):

$ZnO(s) + 2H^+(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + H_2O(l)$

Ответ: Молекулярное уравнение: $ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $ZnO + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2O$.

б) Это реакция замещения между активным металлом алюминием $Al$ (стоит в ряду активности левее водорода) и разбавленной серной кислотой $H_2SO_4$. Алюминий вытесняет водород из кислоты с образованием соли сульфата алюминия $Al_2(SO_4)_3$ и газообразного водорода $H_2$.

Молекулярное уравнение:

$2Al + 3H_2SO_4(\text{разб}) \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2Al(s) + 6H^+(aq) + 3SO_4^{2-}(aq) \rightarrow 2Al^{3+}(aq) + 3SO_4^{2-}(aq) + 3H_2(g)\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов $SO_4^{2-}$):

$2Al(s) + 6H^+(aq) \rightarrow 2Al^{3+}(aq) + 3H_2(g)\uparrow$

Ответ: Молекулярное уравнение: $2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2\uparrow$. Сокращенное ионное уравнение: $2Al + 6H^+ \rightarrow 2Al^{3+} + 3H_2\uparrow$.

в) Реакция между азотной кислотой $HNO_3$ и сульфатом меди(II) $CuSO_4$ не протекает.

Объяснение: Это реакция ионного обмена между сильной кислотой и солью. Для того чтобы такая реакция была возможной, в результате должен образоваться осадок, выделиться газ или образоваться слабый электролит (например, вода). В данном случае все исходные вещества ($HNO_3$, $CuSO_4$) и возможные продукты обмена ($H_2SO_4$, $Cu(NO_3)_2$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. Таким образом, движущей силы для реакции нет.

Ответ: Реакция не может быть осуществлена.

г) Это реакция ионного обмена между сильной соляной кислотой $HCl$ и нерастворимой солью сульфидом железа(II) $FeS$. Реакция протекает, так как в результате образуется слабый электролит и газ – сероводород $H_2S$.

Молекулярное уравнение:

$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$FeS(s) + 2H^+(aq) + 2Cl^-(aq) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + 2Cl^-(aq) + H_2S(g)\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов $Cl^-$):

$FeS(s) + 2H^+(aq) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + H_2S(g)\uparrow$

Ответ: Молекулярное уравнение: $FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$. Сокращенное ионное уравнение: $FeS + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2S\uparrow$.

д) Это реакция нейтрализации между сильной серной кислотой $H_2SO_4$ и нерастворимым основанием гидроксидом железа(III) $Fe(OH)_3$. В результате реакции образуется соль сульфат железа(III) $Fe_2(SO_4)_3$ и слабый электролит – вода $H_2O$.

Молекулярное уравнение:

$2Fe(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 6H_2O$

Полное ионное уравнение:

$2Fe(OH)_3(s) + 6H^+(aq) + 3SO_4^{2-}(aq) \rightarrow 2Fe^{3+}(aq) + 3SO_4^{2-}(aq) + 6H_2O(l)$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов $SO_4^{2-}$ и деления коэффициентов на 2):

$Fe(OH)_3(s) + 3H^+(aq) \rightarrow Fe^{3+}(aq) + 3H_2O(l)$

Ответ: Молекулярное уравнение: $2Fe(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 6H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $Fe(OH)_3 + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$.

Дано:

$m(\text{Mg с примесями}) = 120 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 2,5\% = 0,025$

Найти:

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Сначала найдем массу чистого магния, который вступит в реакцию. Для этого определим массовую долю чистого магния в образце:

$\omega(Mg) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 2,5\% = 97,5\%$

Теперь рассчитаем массу чистого магния:

$m(Mg) = m(\text{Mg с примесями}) \times \omega(Mg) = 120 \text{ г} \times 0,975 = 117 \text{ г}$

2. Запишем уравнение реакции взаимодействия магния с соляной кислотой:

$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$

3. Рассчитаем количество вещества (моль) чистого магния, используя его молярную массу. Молярная масса магния $M(Mg) = 24 \text{ г/моль}$.

$n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{117 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 4,875 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, соотношение количества вещества магния и водорода составляет 1:1.

$n(H_2) = n(Mg)$

Следовательно, количество вещества выделившегося водорода также равно 4,875 моль.

$n(H_2) = 4,875 \text{ моль}$

5. Найдем объем водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$V(H_2) = n(H_2) \times V_m = 4,875 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 109,2 \text{ л}$

Ответ: объем выделившегося водорода составляет 109,2 л.

Решение

Чтобы найти формулу оксида, соответствующего кислородсодержащей кислоте, необходимо определить степень окисления кислотообразующего элемента (центрального атома неметалла) в этой кислоте. В соответствующем ей оксиде этот элемент будет иметь ту же самую степень окисления. Степень окисления водорода в кислотах равна $+1$, а кислорода $-2$.

$HNO_2$

Это азотистая кислота. Определим степень окисления азота ($N$), обозначив ее за $x$. Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю: $(+1) + x + 2 \cdot (-2) = 0$. Решив уравнение, получаем $x - 3 = 0$, следовательно, $x = +3$. Оксид азота, в котором азот имеет степень окисления $+3$, — это оксид азота(III).

Ответ: $N_2O_3$.

$HNO_3$

Это азотная кислота. Определим степень окисления азота ($N$): $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$. Решив уравнение, получаем $x - 5 = 0$, следовательно, $x = +5$. Оксид азота, в котором азот имеет степень окисления $+5$, — это оксид азота(V).

Ответ: $N_2O_5$.

$H_3PO_4$

Это ортофосфорная кислота. Определим степень окисления фосфора ($P$): $3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$. Решив уравнение, получаем $3 + x - 8 = 0$, следовательно, $x = +5$. Оксид фосфора, в котором фосфор имеет степень окисления $+5$, — это оксид фосфора(V).

Ответ: $P_2O_5$.

$H_2SO_3$

Это сернистая кислота. Определим степень окисления серы ($S$): $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$. Решив уравнение, получаем $2 + x - 6 = 0$, следовательно, $x = +4$. Оксид серы, в котором сера имеет степень окисления $+4$, — это оксид серы(IV).

Ответ: $SO_2$.

$H_2SO_4$

Это серная кислота. Определим степень окисления серы ($S$): $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$. Решив уравнение, получаем $2 + x - 8 = 0$, следовательно, $x = +6$. Оксид серы, в котором сера имеет степень окисления $+6$, — это оксид серы(VI).

Ответ: $SO_3$.

$H_2SiO_3$

Это кремниевая кислота. Определим степень окисления кремния ($Si$): $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$. Решив уравнение, получаем $2 + x - 6 = 0$, следовательно, $x = +4$. Оксид кремния, в котором кремний имеет степень окисления $+4$, — это оксид кремния(IV).

Ответ: $SiO_2$.