Страница 273 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

вариант 1 — соляной кислоты

Соляная кислота ($HCl$) является сильной одноосновной кислотой и проявляет все характерные для кислот химические свойства. Рассмотрим некоторые из них.

1. Взаимодействие с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода.

При взаимодействии соляной кислоты с цинком ($Zn$) выделяется газообразный водород и образуется соль хлорид цинка.

Молекулярное уравнение:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение:

$Zn^0 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^- + H_2^0 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$Zn^0 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Рассмотрим реакцию как окислительно-восстановительную:

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$ | 1 (процесс окисления, $Zn$ — восстановитель)

$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 (процесс восстановления, $H^+$ — окислитель)

2. Взаимодействие с основными оксидами.

Соляная кислота реагирует с оксидом меди(II) ($CuO$), который является основным оксидом. В результате реакции образуется растворимая соль хлорид меди(II) голубого цвета и вода.

Молекулярное уравнение:

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

Полное ионное уравнение: (оксид меди(II) — твердое вещество, на ионы не расписывается)

$CuO + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^- + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

3. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации).

При реакции соляной кислоты с гидроксидом натрия ($NaOH$) образуются соль хлорид натрия и вода. Это экзотермическая реакция.

Молекулярное уравнение:

$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$H^+ + Cl^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

4. Взаимодействие с солями.

Реакция протекает, если образуется осадок, газ или слабый электролит. Реакция с нитратом серебра ($AgNO_3$) является качественной на хлорид-ион, так как выпадает белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$).

Молекулярное уравнение:

$HCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$

Полное ионное уравнение:

$H^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgCl \downarrow + H^+ + NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

Ответ: Были рассмотрены реакции соляной кислоты с металлом, основным оксидом, основанием и солью, и записаны соответствующие молекулярные и ионные уравнения. Реакция с металлом проанализирована как окислительно-восстановительная.

вариант 2 — раствора серной кислоты

Раствор серной кислоты ($H_2SO_4$) является сильной двухосновной кислотой и проявляет все характерные для кислот химические свойства. В разбавленном растворе окислителем выступает ион водорода $H^+$.

1. Взаимодействие с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода.

При взаимодействии разбавленной серной кислоты с магнием ($Mg$) выделяется газообразный водород и образуется соль сульфат магния.

Молекулярное уравнение:

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение:

$Mg^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$Mg^0 + 2H^+ \rightarrow Mg^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Рассмотрим реакцию как окислительно-восстановительную:

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{2+}$ | 1 (процесс окисления, $Mg$ — восстановитель)

$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 (процесс восстановления, $H^+$ — окислитель)

2. Взаимодействие с основными оксидами.

Серная кислота реагирует с оксидом железа(III) ($Fe_2O_3$), который является основным оксидом. В результате реакции образуется растворимая соль сульфат железа(III) желто-коричневого цвета и вода.

Молекулярное уравнение:

$Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение: (оксид железа(III) — твердое вещество, на ионы не расписывается)

$Fe_2O_3 + 6H^+ + 3SO_4^{2-} \rightarrow 2Fe^{3+} + 3SO_4^{2-} + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe_2O_3 + 6H^+ \rightarrow 2Fe^{3+} + 3H_2O$

3. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации).

При реакции серной кислоты с гидроксидом калия ($KOH$) образуются соль сульфат калия и вода.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$2H^+ + SO_4^{2-} + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения на 2):

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

4. Взаимодействие с солями.

Реакция с солями бария (например, хлоридом бария $BaCl_2$) является качественной на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$), так как выпадает белый кристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), нерастворимый в кислотах.

Молекулярное уравнение:

$H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

Полное ионное уравнение:

$2H^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

Ответ: Были рассмотрены реакции раствора серной кислоты с металлом, основным оксидом, основанием и солью, и записаны соответствующие молекулярные и ионные уравнения. Реакция с металлом проанализирована как окислительно-восстановительная.

Вариант 1.

Гидроксид натрия ($NaOH$) – это сильное основание (щелочь). Его химические свойства в водном растворе определяются диссоциацией с образованием катионов натрия $Na^+$ и гидрокcид-ионов $OH^-$. Рассмотрим реакции, характеризующие его основные химические свойства.

1. Реакция нейтрализации с кислотой.

Гидроксид натрия реагирует со всеми кислотами, образуя соль и воду. Пример реакции с серной кислотой ($H_2SO_4$):

Молекулярное уравнение:

$$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$$

Полное ионное уравнение:

$$2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$$

Сокращенное ионное уравнение:

$$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$$

2. Реакция с кислотным оксидом.

Щелочи реагируют с кислотными оксидами, образуя соль и воду. Пример реакции с оксидом углерода(IV) ($CO_2$):

Молекулярное уравнение:

$$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$$

Полное ионное уравнение:

$$2Na^+ + 2OH^- + CO_2 \rightarrow 2Na^+ + CO_3^{2-} + H_2O$$

Сокращенное ионное уравнение:

$$2OH^- + CO_2 \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O$$

3. Реакция обмена с солью.

Гидроксид натрия реагирует с растворами солей, если в результате реакции образуется осадок (нерастворимое основание, амфотерный гидроксид). Пример реакции с сульфатом меди(II) ($CuSO_4$), в ходе которой выпадает голубой осадок гидроксида меди(II):

Молекулярное уравнение:

$$2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$$

Полное ионное уравнение:

$$2Na^+ + 2OH^- + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$$

Сокращенное ионное уравнение:

$$Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow$$

Ответ: Представлены уравнения реакций, характеризующие химические свойства гидроксида натрия (реакции с кислотой, кислотным оксидом, солью), в молекулярной и ионной формах.

Решение задачи включает два этапа: получение гидроксида железа(III) и демонстрацию его химических свойств.

1. Получение гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$) реакцией обмена.

Гидроксид железа(III) — нерастворимое в воде вещество, поэтому его получают реакцией обмена между раствором соли железа(III) и щелочью. При смешивании раствора хлорида железа(III) ($FeCl_3$) и раствора гидроксида натрия ($NaOH$) выпадает объемистый осадок бурого цвета — гидроксид железа(III).

Молекулярное уравнение:

$$FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$$

Полное ионное уравнение:

$$Fe^{3+} + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-$$

Сокращенное ионное уравнение:

$$Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow$$

2. Химические свойства гидроксида железа(III).

Гидроксид железа(III) является слабым основанием и проявляет амфотерные свойства (с преобладанием основных).

а) Взаимодействие с сильными кислотами.

Как основание, $Fe(OH)_3$ реагирует с сильными кислотами, при этом осадок растворяется с образованием соли и воды. Пример реакции с соляной кислотой ($HCl$):

Молекулярное уравнение:

$$Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $Fe(OH)_3$ — твердое вещество):

$$Fe(OH)_3 + 3H^+ + 3Cl^- \rightarrow Fe^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$$

Сокращенное ионное уравнение:

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

б) Термическое разложение.

При нагревании нерастворимые гидроксиды разлагаются на соответствующий оксид и воду. Гидроксид железа(III) разлагается на оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и воду.

Молекулярное уравнение:

$$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Fe_2O_3 + 3H_2O$$

Для данной реакции, протекающей не в растворе, ионные уравнения не составляются.

Ответ: Представлены уравнения реакции получения гидроксида железа(III) и реакций, характеризующих его основные свойства (взаимодействие с кислотой и термическое разложение), в молекулярной и, где это применимо, ионной формах.

Вариант 1

Решение

Получение оксида серы (IV)

Оксид серы (IV), или сернистый газ ($SO_2$), можно получить несколькими способами. Один из самых простых — сжигание серы в кислороде:

Ответ: $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

Химические свойства оксида серы (IV)

Оксид серы (IV) является типичным кислотным оксидом, а также может проявлять окислительно-восстановительные свойства, так как степень окисления серы +4 является промежуточной.

1. Взаимодействие с водой. При растворении в воде образуется слабая и неустойчивая сернистая кислота ($H_2SO_3$).

Ответ:

Молекулярное уравнение: $SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

(Ионное уравнение для этой реакции обычно не составляют, так как все вещества являются молекулами или слабыми электролитами).

2. Взаимодействие с основаниями (щелочами). Как кислотный оксид, $SO_2$ реагирует со щелочами с образованием соли (сульфита) и воды.

Ответ:

Молекулярное уравнение: $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

Полное ионное уравнение: $SO_2 + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_3^{2-} + H_2O$

Краткое ионное уравнение: $SO_2 + 2OH^- \rightarrow SO_3^{2-} + H_2O$

3. Взаимодействие с основными оксидами. Реакция с основными оксидами приводит к образованию солей — сульфитов.

Ответ:

Молекулярное уравнение: $SO_2 + CaO \rightarrow CaSO_3$

(Ионное уравнение невозможно, так как в реакции участвуют газ и твердые вещества).

4. Окислительно-восстановительные свойства.

а) $SO_2$ как восстановитель (повышает степень окисления S⁺⁴ → S⁺⁶). Он обесцвечивает бромную воду, окисляясь до серной кислоты.

Ответ:

Молекулярное уравнение: $SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HBr$

Полное ионное уравнение: $SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-} + 2H^+ + 2Br^-$

Краткое ионное уравнение: $SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow 4H^+ + SO_4^{2-} + 2Br^-$

б) $SO_2$ как окислитель (понижает степень окисления S⁺⁴ → S⁰). В реакции с сероводородом образуется сера.

Ответ:

Молекулярное уравнение: $SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S\downarrow + 2H_2O$

(Ионное уравнение не составляется, так как $H_2S$ — слабый электролит, а остальные вещества — газ, твердое вещество и вода).

Вариант 2

Решение

Химические свойства оксида кальция

Оксид кальция ($CaO$) — негашёная известь — является типичным основным оксидом, образованным щелочноземельным металлом.

1. Взаимодействие с водой. Энергично реагирует с водой с образованием гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ (гашёной извести). Реакция экзотермическая.

Ответ:

Молекулярное уравнение: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

(Ионное уравнение невозможно, так как $CaO$ — твердое вещество, а $Ca(OH)_2$ — малорастворимое).

2. Взаимодействие с кислотами. Как основный оксид, $CaO$ реагирует с кислотами с образованием соли и воды.

Ответ:

Молекулярное уравнение: $CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$

Полное ионное уравнение: $CaO(тв) + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^- + H_2O$

Краткое ионное уравнение: $CaO(тв) + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O$

3. Взаимодействие с кислотными оксидами. Реагирует с кислотными оксидами с образованием солей. Например, поглощает углекислый газ из воздуха, образуя карбонат кальция.

Ответ:

Молекулярное уравнение: $CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3$

(Ионное уравнение невозможно, так как в реакции участвуют газ и твердые вещества).

4. Взаимодействие с амфотерными оксидами. При сплавлении реагирует с амфотерными оксидами, образуя соли (например, алюминаты, цинкаты).

Ответ:

Молекулярное уравнение: $CaO + Al_2O_3 \xrightarrow{t} Ca(AlO_2)_2$ (метаалюминат кальция)

(Ионное уравнение невозможно, так как реакция протекает между твердыми веществами при высокой температуре).

вариант 1 – хлорида железа (II)

Хлорид железа(II) $FeCl_2$ – это типичная соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой. Она проявляет свойства, характерные для данного класса соединений. Рассмотрим некоторые из них.

1. Взаимодействие с более активным металлом. Железо можно вытеснить из раствора его соли более активным металлом, например, цинком. Эта реакция является окислительно-восстановительной. Наблюдается образование серого осадка металлического железа.

• Молекулярное уравнение: $FeCl_2 + Zn \rightarrow ZnCl_2 + Fe \downarrow$
• Полное ионное уравнение: $Fe^{2+} + 2Cl^- + Zn^0 \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^- + Fe^0$
• Сокращенное ионное уравнение: $Fe^{2+} + Zn^0 \rightarrow Zn^{2+} + Fe^0$
• Процессы окисления-восстановления:

  $Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$ (цинк – восстановитель, процесс окисления)

  $Fe^{2+} + 2e^- \rightarrow Fe^0$ (ион железа(II) – окислитель, процесс восстановления)

2. Взаимодействие со щелочью. При реакции с растворами щелочей (например, с гидроксидом натрия) образуется нерастворимое основание – гидроксид железа(II), который выпадает в виде осадка грязно-зеленого цвета.

• Молекулярное уравнение: $FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$
• Полное ионное уравнение: $Fe^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$
• Сокращенное ионное уравнение: $Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$

3. Окисление иона $Fe^{2+}$. Ионы железа(II) являются восстановителями и легко окисляются до ионов железа(III) сильными окислителями, например, хлором. При этом окраска раствора меняется с бледно-зеленой на желто-бурую, характерную для ионов $Fe^{3+}$.

• Молекулярное уравнение: $2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$
• Полное ионное уравнение: $2Fe^{2+} + 4Cl^- + Cl_2^0 \rightarrow 2Fe^{3+} + 6Cl^-$
• Сокращенное ионное уравнение: $2Fe^{2+} + Cl_2^0 \rightarrow 2Fe^{3+} + 2Cl^-$

Ответ: Приведены уравнения реакций, характеризующие химические свойства хлорида железа(II): реакция замещения с цинком (окислительно-восстановительная), реакция ионного обмена с гидроксидом натрия с образованием осадка и реакция окисления иона $Fe^{2+}$ до $Fe^{3+}$. Все реакции записаны в молекулярной и ионной формах.

Хлорид меди(II) $CuCl_2$ – соль, для которой характерны реакции ионного обмена, а также окислительно-восстановительные реакции, в которых ион меди(II) $Cu^{2+}$ выступает в роли окислителя.

1. Взаимодействие с более активным металлом. Металлы, стоящие в ряду активности левее меди (например, железо), вытесняют ее из раствора соли. При этом на поверхности железа образуется красный налет металлической меди, а голубой раствор хлорида меди(II) постепенно зеленеет из-за образования хлорида железа(II). Реакция является окислительно-восстановительной.

• Молекулярное уравнение: $CuCl_2 + Fe \rightarrow FeCl_2 + Cu \downarrow$
• Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2Cl^- + Fe^0 \rightarrow Fe^{2+} + 2Cl^- + Cu^0$
• Сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+} + Fe^0 \rightarrow Fe^{2+} + Cu^0$
• Процессы окисления-восстановления:

  $Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$ (железо – восстановитель, процесс окисления)

  $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$ (ион меди(II) – окислитель, процесс восстановления)

2. Взаимодействие со щелочью. При реакции с растворами щелочей (например, с гидроксидом калия) образуется нерастворимый гидроксид меди(II) – объемистый осадок голубого цвета.

• Молекулярное уравнение: $CuCl_2 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2KCl$
• Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2Cl^- + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2K^+ + 2Cl^-$
• Сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

3. Качественная реакция на хлорид-ион. Как и все растворимые хлориды, хлорид меди(II) реагирует с нитратом серебра, образуя белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в кислотах.

• Молекулярное уравнение: $CuCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Cu(NO_3)_2$
• Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2Cl^- + 2Ag^+ + 2NO_3^- \rightarrow 2AgCl \downarrow + Cu^{2+} + 2NO_3^-$
• Сокращенное ионное уравнение: $Cl^- + Ag^+ \rightarrow AgCl \downarrow$

Ответ: Приведены уравнения реакций, характеризующие химические свойства хлорида меди(II): реакция замещения с железом (окислительно-восстановительная), реакция ионного обмена с гидроксидом калия с образованием осадка и качественная реакция на хлорид-ион с нитратом серебра. Все реакции записаны в молекулярной и ионной формах.