Вариант 2, страница 103 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

Вариант 2

1. Вычислите массу 10%-ного раствора соляной кислоты, при взаимодействии которого с цинком образовалось 6,72 л (н.у.) водорода.

2. Даны вещества: бромид натрия, хлор, кальций, водород. Напишите уравнения возможных реакций между этими веществами, выбирая их попарно. Укажите условия осуществления реакций, составьте схемы электронного баланса.

3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения веществ:
Хлорид натрия → Хлороводород → Хлор → Хлорид натрия → Хлор.
Укажите типы реакций, в уравнениях окислительно-восстановительных реакций обозначьте степени окисления и переход электронов.

4. В трех колбах без этикеток находятся растворы хлорида натрия, хлорида бария и иодида натрия. Как можно идентифицировать эти вещества? Ответ мотивируйте.

1. Дано:

$ω(HCl) = 10\% = 0.1$
$V(H_2) = 6,72 \text{ л (н.у.)}$

Найти:

$m(\text{раствора } HCl) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия цинка с соляной кислотой:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

2. Найдем количество вещества (моль) водорода, образовавшегося в ходе реакции. Объем одного моля любого газа при нормальных условиях (н.у.) составляет $V_m = 22,4$ л/моль.
$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим количество вещества соляной кислоты, вступившей в реакцию. Соотношение молей $HCl$ и $H_2$ составляет 2:1.
$n(HCl) = 2 \cdot n(H_2) = 2 \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,6 \text{ моль}$

4. Вычислим массу чистой соляной кислоты. Молярная масса $HCl$ равна $M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5$ г/моль.
$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0,6 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 21,9 \text{ г}$

5. Найдем массу 10%-ного раствора соляной кислоты, зная массу растворенного вещества и его массовую долю.
$m(\text{раствора } HCl) = \frac{m(HCl)}{ω(HCl)} = \frac{21,9 \text{ г}}{0,1} = 219 \text{ г}$

Ответ: масса 10%-ного раствора соляной кислоты равна 219 г.

2. Возможны следующие реакции между данными веществами:

1) Хлор и бромид натрия. Хлор как более активный галоген вытесняет бром из его соли.
Уравнение реакции: $Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2$
Условия: реакция протекает в водном растворе.
Электронный баланс:
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-$ | 1 (окислитель, восстановление)
$2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2^0$ | 1 (восстановитель, окисление)

2) Кальций и хлор. Активный металл реагирует с активным неметаллом.
Уравнение реакции: $Ca + Cl_2 \rightarrow CaCl_2$
Условия: для начала реакции может потребоваться небольшое нагревание.
Электронный баланс:
$Ca^0 - 2e^- \rightarrow Ca^{2+}$ | 1 (восстановитель, окисление)
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-$ | 1 (окислитель, восстановление)

3) Водород и хлор. Реакция приводит к образованию хлороводорода.
Уравнение реакции: $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$
Условия: реакция инициируется нагреванием ($t^\circ$) или облучением ультрафиолетовым светом ($h\nu$).
Электронный баланс:
$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^+$ | 1 (восстановитель, окисление)
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-$ | 1 (окислитель, восстановление)

4) Кальций и водород. Активный металл реагирует с водородом при нагревании с образованием гидрида.
Уравнение реакции: $Ca + H_2 \rightarrow CaH_2$
Условия: нагревание ($t^\circ$).
Электронный баланс:
$Ca^0 - 2e^- \rightarrow Ca^{2+}$ | 1 (восстановитель, окисление)
$H_2^0 + 2e^- \rightarrow 2H^-$ | 1 (окислитель, восстановление)

Ответ: приведены 4 возможных уравнения реакций с условиями и схемами электронного баланса.

3. Цепочка превращений: $NaCl \rightarrow HCl \rightarrow Cl_2 \rightarrow NaCl \rightarrow Cl_2$

1. $NaCl \rightarrow HCl$
$NaCl(\text{тв.}) + H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t^\circ} NaHSO_4 + HCl\uparrow$
Тип реакции: реакция обмена. Это не окислительно-восстановительная реакция.

2. $HCl \rightarrow Cl_2$
$MnO_2 + 4HCl(\text{конц.}) \xrightarrow{t^\circ} MnCl_2 + Cl_2\uparrow + 2H_2O$
Тип реакции: окислительно-восстановительная.
Степени окисления: $Mn^{+4}O_2^{-2} + 4H^{+1}Cl^{-1} \rightarrow Mn^{+2}Cl_2^{-1} + Cl_2^0 + 2H_2^{+1}O^{-2}$
Переход электронов:
$Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2}$ | 1 (окислитель, восстановление)
$2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$ | 1 (восстановитель, окисление)

3. $Cl_2 \rightarrow NaCl$
$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$
Тип реакции: окислительно-восстановительная, реакция соединения.
Степени окисления: $2Na^0 + Cl_2^0 \rightarrow 2Na^{+1}Cl^{-1}$
Переход электронов:
$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1}$ | 2 (восстановитель, окисление)
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 1 (окислитель, восстановление)

4. $NaCl \rightarrow Cl_2$
$2NaCl(\text{расплав}) \xrightarrow{\text{электролиз}} 2Na + Cl_2\uparrow$
Тип реакции: окислительно-восстановительная, реакция разложения.
Степени окисления: $2Na^{+1}Cl^{-1} \rightarrow 2Na^0 + Cl_2^0$
Переход электронов (процессы на электродах):
Катод (-): $Na^{+1} + 1e^- \rightarrow Na^0$ | 2 (восстановление)
Анод (+): $2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$ | 1 (окисление)

Ответ: приведены 4 уравнения реакций, указаны их типы, степени окисления и переход электронов для ОВР.

4. Для идентификации растворов хлорида натрия ($NaCl$), хлорида бария ($BaCl_2$) и иодида натрия ($NaI$) можно использовать следующий план:

1. Из каждой колбы отобрать пробы в три отдельные пробирки.

2. В каждую пробирку добавить несколько капель раствора сульфата натрия ($Na_2SO_4$) или серной кислоты ($H_2SO_4$). В пробирке, где наблюдается выпадение белого плотного осадка, находится раствор хлорида бария ($BaCl_2$).
Мотивация: Ион бария $Ba^{2+}$ образует с сульфат-ионом $SO_4^{2-}$ нерастворимый сульфат бария.
$BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$
В ионном виде: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

3. В две оставшиеся пробирки (с новыми пробами из соответствующих колб) добавить по несколько капель раствора нитрата серебра ($AgNO_3$).

4. В пробирке, где выпадает белый творожистый осадок, находится раствор хлорида натрия ($NaCl$).
Мотивация: Ион серебра $Ag^{+}$ образует с хлорид-ионом $Cl^{-}$ нерастворимый хлорид серебра.
$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$
В ионном виде: $Ag^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl\downarrow$

5. В пробирке, где выпадает желтый осадок, находится раствор иодида натрия ($NaI$).
Мотивация: Ион серебра $Ag^{+}$ образует с иодид-ионом $I^{-}$ нерастворимый иодид серебра.
$NaI + AgNO_3 \rightarrow AgI\downarrow + NaNO_3$
В ионном виде: $Ag^{+} + I^{-} \rightarrow AgI\downarrow$

Ответ: вещества можно идентифицировать последовательным добавлением раствора сульфата (для определения $BaCl_2$ по белому осадку $BaSO_4$) и затем раствора нитрата серебра (для различения $NaCl$ и $NaI$ по цвету осадков: $AgCl$ – белый, $AgI$ – желтый).