Страница 154 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Приведите пример реакции нейтрализации. Составьте соответствующее уравнение реакции.

Реакция нейтрализации — это химическая реакция взаимодействия кислоты и основания, в результате которой образуются соль и вода. Этот тип реакции является частным случаем реакции обмена. Если в реакцию вступают сильная кислота и сильное основание в эквивалентных количествах, то среда полученного раствора становится нейтральной.

В качестве примера реакции нейтрализации рассмотрим взаимодействие сильной кислоты, соляной кислоты ($HCl$), и сильного основания (щелочи), гидроксида натрия ($NaOH$).

При смешивании водных растворов этих веществ происходит химическая реакция. Ионы водорода ($H^+$) из кислоты соединяются с гидроксид-ионами ($OH^-$) из основания, образуя молекулы воды ($H_2O$). Оставшиеся ионы, катион натрия ($Na^+$) и анион хлора ($Cl^-$), образуют соль — хлорид натрия ($NaCl$).

Соответствующее уравнение реакции в молекулярной форме выглядит следующим образом:
$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

Эта реакция является экзотермической, то есть протекает с выделением тепла. Суть процесса нейтрализации для сильных кислот и оснований наилучшим образом отражает сокращенное ионное уравнение:
$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ответ: Пример реакции нейтрализации — взаимодействие соляной кислоты и гидроксида натрия. Уравнение реакции: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$.

2. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения:

а) $Ca \to CaO \to Ca(OH)_2 \to CaCl_2$

б) $Cu \to CuO \to CuCl_2$

в) $Cu \to CuO \to CuSO_4$

а) Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCl₂

Решение

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести три последовательные реакции:

1. Получение оксида кальция из кальция ($Ca \rightarrow CaO$). Кальций, будучи активным щелочноземельным металлом, реагирует с кислородом при сгорании, образуя оксид кальция.
Уравнение реакции: $2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$

2. Получение гидроксида кальция из оксида кальция ($CaO \rightarrow Ca(OH)_2$). Оксид кальция является основным оксидом и бурно реагирует с водой с образованием соответствующего основания — гидроксида кальция (гашеной извести).
Уравнение реакции: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

3. Получение хлорида кальция из гидроксида кальция ($Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2$). Гидроксид кальция является основанием и вступает в реакцию нейтрализации с соляной кислотой ($HCl$), в результате чего образуется соль (хлорид кальция) и вода.
Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$

Ответ:
$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
$Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$

б) Cu → CuO → CuCl₂

Решение

Данная цепочка превращений осуществляется в две стадии:

1. Получение оксида меди(II) из меди ($Cu \rightarrow CuO$). При нагревании на воздухе медь окисляется кислородом до оксида меди(II) черного цвета.
Уравнение реакции: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Получение хлорида меди(II) из оксида меди(II) ($CuO \rightarrow CuCl_2$). Оксид меди(II) является основным оксидом и легко растворяется в кислотах, например, в соляной кислоте, с образованием соли (хлорида меди(II)) и воды.
Уравнение реакции: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

Ответ:
$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$
$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

в) Cu → CuO → CuSO₄

Решение

Эта цепочка также состоит из двух реакций:

1. Получение оксида меди(II) из меди ($Cu \rightarrow CuO$). Аналогично предыдущему пункту, медь окисляется кислородом при нагревании.
Уравнение реакции: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Получение сульфата меди(II) из оксида меди(II) ($CuO \rightarrow CuSO_4$). Оксид меди(II) как основной оксид реагирует с серной кислотой ($H_2SO_4$), в результате чего образуется соль (сульфат меди(II), или медный купорос) и вода.
Уравнение реакции: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Ответ:
$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$
$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

3. Объясните, какое свойство гашёной извести позволяет использовать её в строительстве как связующий материал. Ответ подтвердите уравнением реакции.

Решение

Гашёная известь, химическая формула которой – гидроксид кальция $Ca(OH)_2$, используется в строительстве в качестве связующего материала благодаря её свойству твердеть на воздухе. Этот процесс основан на химической реакции.

При смешивании с водой и песком гашёная известь образует пластичную массу, называемую известковым раствором. После нанесения этого раствора на поверхность он начинает взаимодействовать с углекислым газом ($CO_2$), который всегда присутствует в атмосфере. В результате этой реакции гидроксид кальция превращается в карбонат кальция ($CaCO_3$) – очень твёрдое и практически нерастворимое в воде соединение, известное как известняк или мел.

Образующиеся кристаллы карбоната кальция прочно связывают между собой частицы наполнителя (песка) и скрепляют элементы кладки (например, кирпичи), обеспечивая прочность всей конструкции. Процесс твердения является медленным, так как зависит от диффузии углекислого газа в толщу раствора.

Это свойство подтверждается следующим уравнением реакции карбонизации: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Образующаяся в ходе реакции вода, а также изначальная вода затворения, постепенно испаряются, что способствует окончательному высыханию и затвердеванию материала.

Ответ: Свойство гашёной извести ($Ca(OH)_2$), позволяющее использовать её как связующий материал, заключается в её способности реагировать с углекислым газом ($CO_2$) из воздуха с образованием твёрдого и прочного карбоната кальция ($CaCO_3$), который скрепляет частицы строительного раствора. Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$.