Страница 247 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Решение:

Для того чтобы выбрать сильное основание из предложенного списка, необходимо проанализировать свойства каждого соединения. Сила основания определяется его способностью к диссоциации (распаду на ионы) в водном растворе. Сильные основания диссоциируют практически полностью, в то время как слабые – лишь частично.

Рассмотрим каждое вещество:

1. Гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$), также известный как гидроксид аммония ($NH_4OH$), является слабым основанием. В водном растворе он диссоциирует обратимо и в незначительной степени, согласно уравнению: $NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

2. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) – это нерастворимое в воде основание. Нерастворимые гидроксиды металлов, особенно переходных, классифицируются как слабые основания, поскольку их низкая растворимость приводит к очень низкой концентрации гидроксид-ионов ($OH^-$) в растворе.

3. Гидроксид калия ($KOH$) – это гидроксид щелочного металла (калия). Все гидроксиды щелочных металлов (LiOH, NaOH, KOH и др.), называемые щелочами, являются сильными основаниями. В водном растворе гидроксид калия полностью диссоциирует на ионы: $KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

Таким образом, единственным сильным основанием в данном списке является гидроксид калия.

Ответ: $KOH$.

Гидроксид бария, химическая формула которого $Ba(OH)_2$, можно охарактеризовать по различным классификационным признакам оснований.

По растворимости в воде

Основания делятся на растворимые в воде (щёлочи) и нерастворимые. Гидроксид бария является растворимым в воде основанием, хотя и в меньшей степени по сравнению с гидроксидами щелочных металлов. При 20 °C его растворимость составляет около 3,89 г на 100 мл воды. Растворимые основания называют щелочами.

Ответ: По растворимости в воде гидроксид бария является щёлочью.

По силе (степени электролитической диссоциации)

Основания классифицируют на сильные и слабые. Сила основания определяется его способностью диссоциировать в водном растворе на катионы металла и гидроксид-анионы. Гидроксид бария, как гидроксид металла главной подгруппы II группы (щелочноземельного металла), является сильным электролитом. В растворе он практически полностью диссоциирует по уравнению:

$Ba(OH)_2 \rightleftharpoons Ba^{2+} + 2OH^-$

Ответ: По силе гидроксид бария является сильным основанием.

По количеству гидроксильных групп (кислотности)

По этому признаку основания делят на однокислотные (с одной группой $OH^-$), двухкислотные (с двумя группами $OH^-$), трехкислотные и т.д. В молекуле гидроксида бария $Ba(OH)_2$ содержатся две гидроксогруппы ($OH^-$).

Ответ: По кислотности гидроксид бария является двухкислотным основанием.

По химической природе

Барий — активный металл, поэтому его гидроксид проявляет исключительно основные свойства. Он не является амфотерным, то есть не реагирует с растворами щелочей, но активно вступает в реакции с кислотами, кислотными оксидами и солями.

Ответ: Гидроксид бария проявляет ярко выраженные основные свойства.

Таким образом, общая характеристика гидроксида бария: сильное, растворимое в воде (щёлочь), двухкислотное основание с ярко выраженными основными свойствами.

а) P₂O₅ + NaOH(изб) →

Реакция между кислотным оксидом фосфора(V) и избытком гидроксида натрия приводит к образованию средней соли (фосфата натрия) и воды.

Молекулярное уравнение: $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение (оксид фосфора(V) - неэлектролит): $P_2O_5 + 6Na^+ + 6OH^- \rightarrow 6Na^+ + 2PO_4^{3-} + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $P_2O_5 + 6OH^- \rightarrow 2PO_4^{3-} + 3H_2O$

Ответ: Молекулярное уравнение: $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$; Сокращенное ионное уравнение: $P_2O_5 + 6OH^- \rightarrow 2PO_4^{3-} + 3H_2O$.

б) Fe(OH)₂ + HNO₃(изб) →

Реакция нейтрализации между нерастворимым основанием (гидроксидом железа(II)) и сильной кислотой (азотной кислотой) с образованием соли и воды.

Молекулярное уравнение: $Fe(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение (гидроксид железа(II) - нерастворим): $Fe(OH)_2 + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow Fe^{2+} + 2NO_3^- + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $Fe(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$

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

в) (NH₄)₂SO₄ + KOH →

Реакция ионного обмена между солью аммония и щелочью, в результате которой выделяется газообразный аммиак.

Молекулярное уравнение: $(NH_4)_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

Полное ионное уравнение: $2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-} + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O$

Ответ: Молекулярное уравнение: $(NH_4)_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$; Сокращенное ионное уравнение: $NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O$.

г) Ca(OH)₂(изб) + CO₂ →

Реакция между избытком гидроксида кальция (известковая вода) и углекислым газом с образованием нерастворимого карбоната кальция.

Молекулярное уравнение: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

Полное ионное уравнение (углекислый газ - неэлектролит): $Ca^{2+} + 2OH^- + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение в данном случае совпадает с полным, так как отсутствуют ионы-наблюдатели.

Ответ: Молекулярное уравнение: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$; Ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2OH^- + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$.

д) Ba(OH)₂ + Fe(NO₃)₃ →

Реакция ионного обмена между растворимым основанием и растворимой солью с образованием нерастворимого основания (гидроксида железа(III)).

Молекулярное уравнение: $3Ba(OH)_2 + 2Fe(NO_3)_3 \rightarrow 3Ba(NO_3)_2 + 2Fe(OH)_3\downarrow$

Полное ионное уравнение: $3Ba^{2+} + 6OH^- + 2Fe^{3+} + 6NO_3^- \rightarrow 3Ba^{2+} + 6NO_3^- + 2Fe(OH)_3\downarrow$

Сокращенное ионное уравнение: $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow$

Ответ: Молекулярное уравнение: $3Ba(OH)_2 + 2Fe(NO_3)_3 \rightarrow 3Ba(NO_3)_2 + 2Fe(OH)_3\downarrow$; Сокращенное ионное уравнение: $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow$.

е) KOH + NaNO₃ →

Реакция не протекает. Реакция ионного обмена возможна только при образовании осадка, газа или слабого электролита (например, воды). В данном случае все исходные вещества и предполагаемые продукты ($KNO_3$, $NaOH$) являются сильными, хорошо растворимыми электролитами.

Ответ: Реакция не протекает, так как в результате не образуется осадок, газ или слабый электролит.

ж) Mg(OH)₂ + FeO →

Реакция не протекает. Гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) является основанием, а оксид железа(II) ($FeO$) — основным оксидом. Основания с основными оксидами не взаимодействуют.

Ответ: Реакция не протекает, так как основание не реагирует с основным оксидом.

з) CuOH → (t)

Реакция термического разложения. Неустойчивый гидроксид меди(I) при нагревании разлагается на оксид меди(I) и воду. Для реакций разложения ионные уравнения не составляют.

Молекулярное уравнение: $2CuOH \xrightarrow{t} Cu_2O\downarrow + H_2O$

Ответ: $2CuOH \xrightarrow{t} Cu_2O\downarrow + H_2O$.

Дано:

$m_{техн.}(NH_4NO_3) = 890 \text{ г} = 0.89 \text{ кг}$

$\omega(примесей) = 20\% = 0.2$

$\omega_{р-ра}(NaOH) = 20\% = 0.2$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(NH_3) - ?$

$m_{р-ра}(NaOH) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия нитрата аммония с гидроксидом натрия:

$NH_4NO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + NH_3 \uparrow + H_2O$

Из уравнения видно, что все вещества реагируют в мольном соотношении 1:1.

2. Рассчитаем массу чистого нитрата аммония ($NH_4NO_3$), который вступает в реакцию. Массовая доля примесей составляет 20%, следовательно, массовая доля чистого вещества составляет:

$\omega(NH_4NO_3) = 100\% - 20\% = 80\% = 0.8$

Масса чистого нитрата аммония:

$m(NH_4NO_3) = m_{техн.}(NH_4NO_3) \cdot \omega(NH_4NO_3) = 890 \text{ г} \cdot 0.8 = 712 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества нитрата аммония. Для этого найдем его молярную массу:

$M(NH_4NO_3) = 14 + 1 \cdot 4 + 14 + 16 \cdot 3 = 80 \text{ г/моль}$

Количество вещества нитрата аммония:

$n(NH_4NO_3) = \frac{m(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{712 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 8.9 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества и объем выделившегося аммиака ($NH_3$). Соотношение количеств веществ $n(NH_4NO_3) : n(NH_3) = 1 : 1$.

$n(NH_3) = n(NH_4NO_3) = 8.9 \text{ моль}$

Объем аммиака при нормальных условиях (н. у.) находим, используя молярный объем газа ($V_m = 22.4 \text{ л/моль}$):

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 8.9 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 199.36 \text{ л}$

5. Рассчитаем массу 20%-го раствора гидроксида натрия ($NaOH$), необходимого для реакции. По уравнению реакции, соотношение количеств веществ $n(NH_4NO_3) : n(NaOH) = 1 : 1$.

$n(NaOH) = n(NH_4NO_3) = 8.9 \text{ моль}$

Найдем молярную массу гидроксида натрия:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Масса чистого гидроксида натрия, необходимого для реакции:

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 8.9 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 356 \text{ г}$

Теперь найдем массу 20%-го раствора щелочи:

$m_{р-ра}(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega_{р-ра}(NaOH)} = \frac{356 \text{ г}}{0.2} = 1780 \text{ г}$

Ответ: объем выделившегося аммиака составляет 199.36 л; для реакции потребуется 1780 г 20%-го раствора гидроксида натрия.

Чтобы определить формулу оксида, который соответствует данному гидроксиду, необходимо сначала найти степень окисления металла в гидроксиде. В соответствующем оксиде металл будет иметь ту же самую степень окисления. Степень окисления гидроксогруппы $(OH)$ равна -1, а степень окисления кислорода в оксидах, как правило, равна -2.

$Cu(OH)_2$

Данное вещество — гидроксид меди(II). Степень окисления меди в этом соединении равна +2, так как две гидроксогруппы $(OH)^-$ имеют суммарный заряд -2.Соответствующий оксид — оксид меди(II). В нем степень окисления меди также +2, а кислорода -2. Поскольку сумма степеней окисления в молекуле должна быть равна нулю $(+2 + (-2) = 0)$, формула оксида — $CuO$.

Ответ: гидроксиду меди(II) $Cu(OH)_2$ соответствует оксид меди(II) $CuO$.

$CuOH$

Данное вещество — гидроксид меди(I). Степень окисления меди здесь +1, так как одна гидроксогруппа $(OH)^-$ имеет заряд -1.Соответствующий оксид — оксид меди(I). В нем степень окисления меди +1, а кислорода -2. Чтобы соединение было электронейтральным, на один атом кислорода должно приходиться два атома меди $(2 \cdot (+1) + (-2) = 0)$. Формула оксида — $Cu_2O$.

Ответ: гидроксиду меди(I) $CuOH$ соответствует оксид меди(I) $Cu_2O$.

$Fe(OH)_2$

Данное вещество — гидроксид железа(II). Степень окисления железа в этом соединении равна +2, так как две гидроксогруппы $(OH)^-$ имеют суммарный заряд -2.Соответствующий оксид — оксид железа(II). В нем степень окисления железа +2, а кислорода -2. Сумма степеней окисления $(+2 + (-2))$ равна нулю, поэтому формула оксида — $FeO$.

Ответ: гидроксиду железа(II) $Fe(OH)_2$ соответствует оксид железа(II) $FeO$.

$NaOH$

Данное вещество — гидроксид натрия. Натрий — щелочной металл и в соединениях всегда имеет постоянную степень окисления +1.Соответствующий оксид — оксид натрия. В нем степень окисления натрия +1, а кислорода -2. Чтобы молекула была электронейтральной, на один атом кислорода должно приходиться два атома натрия $(2 \cdot (+1) + (-2) = 0)$. Формула оксида — $Na_2O$.

Ответ: гидроксиду натрия $NaOH$ соответствует оксид натрия $Na_2O$.

a) гидроксида калия

Гидроксид калия ($KOH$) — это сильное основание, щёлочь. Его химические свойства характерны для щелочей. Ниже приведены уравнения реакций, которые характеризуют эти свойства.

1. Реакция с кислотами (реакция нейтрализации). Щёлочи реагируют с кислотами, образуя соль и воду:

$KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$

$2KOH + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

2. Реакция с кислотными оксидами. Щёлочи реагируют с кислотными оксидами, образуя соль и воду:

$2KOH + SO_3 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$

$2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

3. Реакция с растворами солей. Щёлочи вступают в реакции ионного обмена с растворами солей, если один из продуктов реакции выпадает в осадок или выделяется в виде газа:

$2KOH + MgCl_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2KCl$

$KOH + NH_4Cl \xrightarrow{t} KCl + NH_3 \uparrow + H_2O$

4. Реакция с амфотерными оксидами и гидроксидами. В растворе образуются комплексные соли:

$2KOH + ZnO + H_2O \rightarrow K_2[Zn(OH)_4]$

$KOH + Al(OH)_3 \rightarrow K[Al(OH)_4]$

Ответ:

$KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$

$2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

$2KOH + MgCl_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2KCl$

$KOH + Al(OH)_3 \rightarrow K[Al(OH)_4]$

б) гидроксида железа (II)

Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это нерастворимое в воде основание. Оно обладает основными свойствами, а также является сильным восстановителем, легко окисляясь до соединений железа(III).

1. Реакция с кислотами. Как и все основания, гидроксид железа(II) реагирует с кислотами с образованием соли и воды:

$Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

$Fe(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + 2H_2O$

2. Термическое разложение. При нагревании без доступа воздуха нерастворимые основания разлагаются на соответствующий оксид и воду:

$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

3. Окисление. Это наиболее характерное свойство гидроксида железа(II). Белый осадок $Fe(OH)_2$ на воздухе быстро окисляется кислородом в присутствии воды до гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$, имеющего бурый цвет:

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

Ответ:

$Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$