Страница 149 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Как классифицируют гидроксиды? Напишите три формулы гидроксидов и назовите их.

Как классифицируют гидроксиды?

Гидроксиды — это сложные вещества, которые содержат один или несколько гидроксильных групп ($-OH$), связанных с атомом другого элемента.
Основная классификация гидроксидов основана на их химических свойствах (способности к электролитической диссоциации), согласно которой они делятся на три группы:

• Основные гидроксиды (основания). Это гидроксиды, которые при диссоциации в водном растворе образуют катионы металла (или ион аммония $NH_4^+$) и гидроксид-анионы $OH^-$. Их образуют, как правило, металлы с низкой степенью окисления (+1, +2), оксиды которых являются основными (например, $Na, K, Ca, Mg$). Основания, в свою очередь, делятся на:
  • Щёлочи — хорошо растворимые в воде основания (например, $NaOH, KOH, Ba(OH)_2$).
  • Нерастворимые основания — практически нерастворимые в воде (например, $Cu(OH)_2, Fe(OH)_3$).
• Кислотные гидроксиды (кислородсодержащие кислоты). Это гидроксиды, в молекулах которых гидроксогруппы связаны с атомом неметалла или металла в высокой степени окисления (обычно от +4 до +7). В водных растворах они диссоциируют с образованием катионов водорода $H^+$ и аниона кислотного остатка. В химических формулах таких соединений атом водорода принято писать на первом месте. Например, серная кислота $H_2SO_4$, структурную формулу которой можно записать как $SO_2(OH)_2$, что показывает наличие двух гидроксогрупп.
• Амфотерные гидроксиды. Это гидроксиды, которые проявляют двойственные химические свойства: в зависимости от условий они могут реагировать и как кислоты (со щелочами), и как основания (с кислотами). Их образуют металлы, проявляющие амфотерные свойства (например, $Al, Zn, Be, Cr^{III}, Fe^{III}$). Пример такого гидроксида — $Zn(OH)_2$.

Также гидроксиды можно классифицировать по числу гидроксогрупп в молекуле. Для оснований это называется кислотностью, а для кислот — основностью. Например, $NaOH$ — однокислотное основание, $Ca(OH)_2$ — двухкислотное основание, $H_2SO_4$ — двухосновная кислота.

Ответ: Гидроксиды классифицируют по их химическим свойствам на основные (основания), кислотные (кислородсодержащие кислоты) и амфотерные. Дополнительно их можно классифицировать по растворимости в воде (растворимые/щёлочи и нерастворимые) и по числу гидроксогрупп в молекуле.

Напишите три формулы гидроксидов и назовите их.

Ниже приведены три примера гидроксидов, относящихся к разным классам, с их формулами и названиями:

1. $NaOH$ — гидроксид натрия. Это основный гидроксид, является сильным, хорошо растворимым в воде основанием (щёлочью).
2. $Al(OH)_3$ — гидроксид алюминия. Это амфотерный гидроксид, нерастворимое в воде вещество белого цвета.
3. $H_2SO_4$ — серная кислота. Это кислотный гидроксид (структурная формула $SO_2(OH)_2$), сильная двухосновная кислота.

Ответ:
1. $NaOH$ — гидроксид натрия.
2. $Al(OH)_3$ — гидроксид алюминия.
3. $H_2SO_4$ — серная кислота.

2. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно получить: а) растворимое основание; б) практически нерастворимое основание. Укажите тип каждой реакции.

Решение

а) растворимое основание

Растворимые основания (щёлочи) можно получить несколькими способами. Один из них — взаимодействие оксидов щелочных или щёлочноземельных металлов с водой. В результате этой реакции образуется соответствующий гидроксид (основание).

Например, для получения гидроксида натрия (NaOH), который является растворимым основанием, нужно провести реакцию между оксидом натрия и водой:

$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

В этой реакции из двух исходных веществ (оксида натрия и воды) образуется одно новое, более сложное вещество (гидроксид натрия). Такой тип реакции называется реакцией соединения.

Ответ: Уравнение реакции: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$. Тип реакции — соединение.

б) практически нерастворимое основание

Практически нерастворимые основания получают в результате реакции обмена между растворимой солью соответствующего металла и щёлочью. Нерастворимое основание выпадает в осадок.

Например, для получения гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$), который является практически нерастворимым основанием (осадок голубого цвета), можно использовать реакцию между раствором сульфата меди(II) и раствором гидроксида натрия:

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

В этой реакции два сложных вещества (сульфат меди(II) и гидроксид натрия) обмениваются своими составными частями (ионами), в результате чего образуются два новых сложных вещества (гидроксид меди(II) и сульфат натрия). Такой тип реакции называется реакцией обмена.

Ответ: Уравнение реакции: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$. Тип реакции — обмен.

3. В 1000 г воды при 20°C растворяется:

а) 1,56 г гидроксида кальция;

б) 38 г гидроксида бария.

Определите массовые доли веществ в этих растворах и выразите их в процентах.

Дано:

Масса воды, $m(H_2O) = 1000 \text{ г}$

a) Масса гидроксида кальция, $m(Ca(OH)_2) = 1,56 \text{ г}$

б) Масса гидроксида бария, $m(Ba(OH)_2) = 38 \text{ г}$

Перевод в СИ:

Найти:

a) Массовую долю гидроксида кальция, $\omega(Ca(OH)_2)$ - ?

б) Массовую долю гидроксида бария, $\omega(Ba(OH)_2)$ - ?

Решение:

Массовая доля вещества в растворе ($\omega$) — это отношение массы растворенного вещества ($m_{вещества}$) к общей массе раствора ($m_{раствора}$), выраженное в процентах.

Формула для расчета массовой доли:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \times 100\%$

Масса раствора вычисляется как сумма масс растворенного вещества и растворителя (воды):

$m(\text{раствора}) = m(\text{вещества}) + m(\text{растворителя})$

a) Определим массовую долю для раствора гидроксида кальция.

1. Найдем массу раствора гидроксида кальция:

$m_{раствора}(Ca(OH)_2) = m(Ca(OH)_2) + m(H_2O) = 1,56 \text{ г} + 1000 \text{ г} = 1001,56 \text{ г}$

2. Рассчитаем массовую долю гидроксида кальция:

$\omega(Ca(OH)_2) = \frac{1,56 \text{ г}}{1001,56 \text{ г}} \times 100\% \approx 0,15575\% \approx 0,156\%$

Ответ: массовая доля гидроксида кальция в растворе составляет 0,156%.

б) Определим массовую долю для раствора гидроксида бария.

1. Найдем массу раствора гидроксида бария:

$m_{раствора}(Ba(OH)_2) = m(Ba(OH)_2) + m(H_2O) = 38 \text{ г} + 1000 \text{ г} = 1038 \text{ г}$

2. Рассчитаем массовую долю гидроксида бария:

$\omega(Ba(OH)_2) = \frac{38 \text{ г}}{1038 \text{ г}} \times 100\% \approx 3,66088\% \approx 3,7\%$ (результат округлен до двух значащих цифр, как в исходных данных для массы 38 г).

Ответ: массовая доля гидроксида бария в растворе составляет 3,7%.