Страница 158 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. Напишите уравнение реакции, протекающей между оксидом алюминия и оксидом серы(VI).

Решение

Для написания уравнения реакции необходимо определить химическую природу реагентов: оксида алюминия и оксида серы(VI).

Оксид алюминия ($Al_2O_3$) — это амфотерный оксид, то есть он способен вступать в реакции как с кислотами, так и с основаниями. В реакции с кислотным оксидом он будет проявлять основные свойства.

Оксид серы(VI) ($SO_3$) — это типичный кислотный оксид, которому соответствует серная кислота ($H_2SO_4$).

Реакция между основным (в данном случае амфотерным) и кислотным оксидами является реакцией соединения, в результате которой образуется соль. Соль будет состоять из катиона металла (алюминия $Al^{3+}$) и аниона кислотного остатка (сульфат-иона $SO_4^{2-}$).

Составим формулу продукта — сульфата алюминия. Для того чтобы молекула была электронейтральной, необходимо уравнять суммарные заряды катионов и анионов. Наименьшее общее кратное для зарядов 3 и 2 равно 6. Следовательно, нам потребуется два иона $Al^{3+}$ (суммарный заряд +6) и три иона $SO_4^{2-}$ (суммарный заряд -6). Формула соли — $Al_2(SO_4)_3$.

Теперь запишем схему реакции и сбалансируем её:

$Al_2O_3 + SO_3 \rightarrow Al_2(SO_4)_3$

В правой части уравнения 3 атома серы, а в левой — только 1. Чтобы уравнять количество атомов серы, поставим коэффициент 3 перед $SO_3$:

$Al_2O_3 + 3SO_3 \rightarrow Al_2(SO_4)_3$

Проверим количество атомов кислорода:

• В левой части: $3 + 3 \cdot 3 = 12$ атомов.
• В правой части: $4 \cdot 3 = 12$ атомов.

Количество атомов всех элементов в обеих частях уравнения равно. Уравнение составлено верно.

Ответ: $Al_2O_3 + 3SO_3 \rightarrow Al_2(SO_4)_3$

4. Допишите уравнения химических реакций.

1) $Be(OH)_2$ + $NaOH$ $\xrightarrow{\text{сплавление}}$ ... + ...

2) $Be(OH)_2$ + $HCl$ $\rightarrow$ ... + ...

1)

Решение

Гидроксид бериллия $Be(OH)_2$ является амфотерным, то есть проявляет как кислотные, так и основные свойства. При реакции с сильным основанием (щёлочью), таким как гидроксид натрия $NaOH$, он проявляет кислотные свойства. Реакция происходит при сплавлении (нагревании твёрдых веществ), в результате чего образуется соль, бериллат натрия ($Na_2BeO_2$), и вода ($H_2O$).
Напишем схему реакции и сбалансируем её.
Начальная схема: $Be(OH)_2 + NaOH \xrightarrow{сплавление} Na_2BeO_2 + H_2O$.
Чтобы уравнять количество атомов натрия ($Na$), поставим коэффициент 2 перед $NaOH$ в левой части:
$Be(OH)_2 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} Na_2BeO_2 + H_2O$.
Теперь в левой части 4 атома водорода ($H$) и 4 атома кислорода ($O$). Чтобы сбалансировать их количество в правой части, поставим коэффициент 2 перед $H_2O$:
$Be(OH)_2 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} Na_2BeO_2 + 2H_2O$.
Проверим баланс:
Слева: 1 $Be$, 4 $O$, 4 $H$, 2 $Na$.
Справа: 2 $Na$, 1 $Be$, 4 $O$ ($2+2$), 4 $H$ ($2 \cdot 2$).
Уравнение сбалансировано.
Ответ: $Be(OH)_2 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} Na_2BeO_2 + 2H_2O$

2)

Решение

При реакции с кислотой, такой как соляная кислота $HCl$, амфотерный гидроксид бериллия $Be(OH)_2$ проявляет основные свойства. Это реакция нейтрализации, в результате которой образуется соль, хлорид бериллия ($BeCl_2$), и вода ($H_2O$).
Напишем схему реакции и сбалансируем её.
Начальная схема: $Be(OH)_2 + HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2O$.
Чтобы уравнять количество атомов хлора ($Cl$), поставим коэффициент 2 перед $HCl$ в левой части:
$Be(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2O$.
Теперь в левой части 4 атома водорода ($H$) и 2 атома кислорода ($O$). Чтобы сбалансировать их количество в правой части, поставим коэффициент 2 перед $H_2O$:
$Be(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + 2H_2O$.
Проверим баланс:
Слева: 1 $Be$, 2 $O$, 4 $H$ ($2+2$), 2 $Cl$.
Справа: 1 $Be$, 2 $Cl$, 4 $H$ ($2 \cdot 2$), 2 $O$.
Уравнение сбалансировано.
Ответ: $Be(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + 2H_2O$

5. К раствору, содержащему избыток хлорида железа(III), прилили раствор, содержащий 240 г гидроксида натрия. Определите массу и количество вещества образовавшегося гидроксида железа(III).

Дано:

$m(NaOH) = 240 \text{ г}$
Хлорид железа(III) ($FeCl_3$) в избытке.

Найти:

$m(Fe(OH)_3) - ?$
$n(Fe(OH)_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции между хлоридом железа(III) и гидроксидом натрия. В результате реакции обмена образуется нерастворимый гидроксид железа(III) (выпадает в осадок) и хлорид натрия.

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

2. Так как хлорид железа(III) дан в избытке, расчеты будем вести по гидроксиду натрия, который является реагентом в недостатке.

3. Рассчитаем молярную массу гидроксида натрия ($NaOH$).

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

4. Найдем количество вещества (число моль) гидроксида натрия, содержащееся в 240 г.

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{240 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 6 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества гидроксида железа(III), который образуется. Соотношение молей $NaOH$ и $Fe(OH)_3$ составляет 3:1.

$\frac{n(NaOH)}{3} = \frac{n(Fe(OH)_3)}{1}$

$n(Fe(OH)_3) = \frac{n(NaOH)}{3} = \frac{6 \text{ моль}}{3} = 2 \text{ моль}$

Это первая часть ответа: количество вещества образовавшегося гидроксида железа(III) равно 2 моль.

6. Теперь найдем массу образовавшегося гидроксида железа(III). Для этого сначала рассчитаем его молярную массу.

$M(Fe(OH)_3) = M(Fe) + 3 \times (M(O) + M(H)) = 56 + 3 \times (16 + 1) = 56 + 51 = 107 \text{ г/моль}$

7. Рассчитаем массу гидроксида железа(III).

$m(Fe(OH)_3) = n(Fe(OH)_3) \times M(Fe(OH)_3) = 2 \text{ моль} \times 107 \text{ г/моль} = 214 \text{ г}$

Ответ: количество вещества образовавшегося гидроксида железа(III) составляет $2 \text{ моль}$, а его масса - $214 \text{ г}$.

1. Формулы только амфотерных оксидов приведены в ряд

1) $CO_2$, $Na_2O$, $Fe_2O_3$

2) $BeO$, $Al_2O_3$, $ZnO$

3) $P_2O_5$, $MgO$, $SO_2$

4) $K_2O$, $CuO$, $SiO_2$

Решение:

Амфотерными оксидами называют оксиды, которые проявляют двойственные химические свойства, то есть способны реагировать как с кислотами, так и с основаниями (в частности, со щелочами) с образованием соли и воды. К амфотерным относятся, как правило, оксиды металлов в степенях окисления +3, +4 (например, $Al_2O_3$, $Cr_2O_3$, $Fe_2O_3$) и оксиды некоторых металлов в степени окисления +2 (например, $ZnO$, $BeO$, $PbO$, $SnO$).

Проанализируем каждый из предложенных рядов оксидов:

1) $CO_2$, $Na_2O$, $Fe_2O_3$
$CO_2$ (оксид углерода(IV)) — это кислотный оксид, так как он реагирует со щелочами ($CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$), но не реагирует с кислотами.
$Na_2O$ (оксид натрия) — это основный оксид, так как он реагирует с кислотами ($Na_2O + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O$), но не реагирует с основаниями.
$Fe_2O_3$ (оксид железа(III)) — это амфотерный оксид, так как он реагирует и с сильными кислотами ($Fe_2O_3 + 6HBr \rightarrow 2FeBr_3 + 3H_2O$), и со щелочами при сплавлении ($Fe_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaFeO_2 + H_2O$).
Этот ряд не подходит, так как содержит оксиды разных классов (кислотный, основный и амфотерный), а не только амфотерные.

2) $BeO$, $Al_2O_3$, $ZnO$
$BeO$ (оксид бериллия) — амфотерный оксид. Реагирует с кислотами: $BeO + H_2SO_4 \rightarrow BeSO_4 + H_2O$. Реагирует со щелочами: $BeO + 2KOH \xrightarrow{t} K_2BeO_2 + H_2O$.
$Al_2O_3$ (оксид алюминия) — амфотерный оксид. Реагирует с кислотами: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$. Реагирует со щелочами: $Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$.
$ZnO$ (оксид цинка) — амфотерный оксид. Реагирует с кислотами: $ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$. Реагирует со щелочами: $ZnO + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2ZnO_2 + H_2O$.
Все три оксида в этом ряду являются амфотерными. Следовательно, этот вариант является правильным.

3) $P_2O_5$, $MgO$, $SO_2$
$P_2O_5$ (оксид фосфора(V)) — кислотный оксид.
$MgO$ (оксид магния) — основный оксид.
$SO_2$ (оксид серы(IV)) — кислотный оксид.
Этот ряд не подходит, так как в нем нет амфотерных оксидов.

4) $K_2O$, $CuO$, $SiO_2$
$K_2O$ (оксид калия) — основный оксид.
$CuO$ (оксид меди(II)) — в основном проявляет основные свойства, реагируя с кислотами ($CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$). Амфотерные свойства выражены очень слабо и проявляются только в жестких условиях (например, при сплавлении с концентрированными щелочами), поэтому в рамках школьной программы его относят к основным оксидам.
$SiO_2$ (оксид кремния(IV)) — кислотный оксид.
Этот ряд не подходит, так как содержит оксиды разных классов, а не только амфотерные.

Таким образом, единственный ряд, в котором приведены формулы только амфотерных оксидов, находится под номером 2.

Ответ: 2

1) взаимодействуют только со щелочами

2) взаимодействуют только с кислотами

3) взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами

4) не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами

Решение

Амфотерные оксиды — это оксиды, которые проявляют двойственные химические свойства, то есть способны реагировать как с кислотами, так и с основаниями (в частности, со щелочами).

При взаимодействии с кислотами они ведут себя как основные оксиды, образуя соль и воду. Например, реакция оксида алюминия ($Al_2O_3$) с соляной кислотой ($HCl$):

$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$

При взаимодействии со щелочами они ведут себя как кислотные оксиды, образуя соли. Например, реакция оксида алюминия ($Al_2O_3$) с гидроксидом натрия ($NaOH$) при сплавлении:

$Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} 2NaAlO_2 + H_2O$

Таким образом, амфотерные оксиды характеризуются способностью вступать в реакции как с кислотами, так и со щелочами. Рассмотрим предложенные варианты:

1) "взаимодействуют только со щелочами" — это свойство кислотных оксидов.

2) "взаимодействуют только с кислотами" — это свойство основных оксидов.

3) "взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами" — это верное определение свойств амфотерных оксидов.

4) "не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами" — это свойство несолеобразующих (безразличных) оксидов.

Следовательно, правильный ответ — вариант 3.

Ответ: 3) взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами.

3. Из приведённых уравнений химических реакций выберите те, которые характеризуют амфотерный характер гидроксида.

1) $K_2O + H_2SO_4 = K_2SO_4 + H_2O$

2) $Be(OH)_2 + 2HCl = BeCl_2 + 2H_2O$

3) $KOH + HCl = KCl + H_2O$

4) $Be(OH)_2(тв.) + 2KOH(тв.) \overset{t}{=} K_2BeO_2 + H_2O\uparrow$

Амфотерный характер гидроксида означает его способность реагировать как с кислотами (проявляя основные свойства), так и с основаниями (проявляя кислотные свойства). Чтобы доказать амфотерность, необходимо показать обе эти способности. Рассмотрим предложенные реакции:

1) $K_2O + H_2SO_4 = K_2SO_4 + H_2O$

Это реакция между основным оксидом калия и серной кислотой. В реакции не участвует гидроксид. Она демонстрирует свойства основного оксида, но не амфотерность гидроксида.

2) $Be(OH)_2 + 2HCl = BeCl_2 + 2H_2O$

В этой реакции гидроксид бериллия ($Be(OH)_2$) взаимодействует с соляной кислотой ($HCl$). Здесь гидроксид бериллия проявляет свои основные свойства, реагируя как основание с кислотой с образованием соли и воды. Эта реакция является одной из двух, характеризующих амфотерность.

3) $KOH + HCl = KCl + H_2O$

Это реакция нейтрализации между сильным основанием (гидроксидом калия) и сильной кислотой. Она демонстрирует только основные свойства гидроксида калия, который является щёлочью, а не амфотерным гидроксидом.

4) $Be(OH)_2(тв.) + 2KOH(тв.) \xrightarrow{t} K_2BeO_2 + H_2O\uparrow$

В этой реакции гидроксид бериллия ($Be(OH)_2$) взаимодействует с сильным основанием — гидроксидом калия ($KOH$). В данном случае гидроксид бериллия проявляет свои кислотные свойства, образуя соль (бериллат калия) и воду. Эта реакция является второй, характеризующей амфотерность.

Таким образом, именно совокупность реакций 2 и 4 доказывает амфотерный характер гидроксида бериллия, так как они показывают его способность реагировать и с кислотами, и с основаниями.

Ответ: 2, 4.