Страница 161 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Какой состав имеют молекулы кислот?

Молекулы кислот представляют собой сложные вещества, которые с точки зрения теории электролитической диссоциации состоят из двух основных частей: атомов водорода и кислотного остатка. Общую формулу кислот можно записать как $H_n A$.

Разберем составные части этой формулы:

• $H$ — это атомы водорода. В молекуле кислоты может быть один или несколько таких атомов. Именно они определяют характерные свойства кислот, так как в водных растворах способны отщепляться в виде положительно заряженных ионов — катионов водорода $H^+$.
• $A$ — это кислотный остаток. Это та часть молекулы, которая соединена с атомами водорода. Кислотный остаток может состоять из одного атома неметалла (как в бескислородных кислотах) или из группы атомов, включающей кислород (как в кислородсодержащих кислотах). При диссоциации кислоты в воде кислотный остаток образует отрицательно заряженный ион — анион.
• $n$ — это индекс, который показывает число атомов водорода в молекуле, способных замещаться на атомы металла. Эта величина называется основностью кислоты.

В зависимости от того, входит ли кислород в состав кислотного остатка, кислоты делятся на две большие группы:

Кислородсодержащие кислоты (оксокислоты) — в состав их кислотного остатка обязательно входят атомы кислорода.
Примеры:

• Серная кислота — $H_2SO_4$ (кислотный остаток — $SO_4$)
• Азотная кислота — $HNO_3$ (кислотный остаток — $NO_3$)
• Фосфорная кислота — $H_3PO_4$ (кислотный остаток — $PO_4$)

Бескислородные кислоты — их кислотный остаток не содержит атомов кислорода.
Примеры:

• Соляная (хлороводородная) кислота — $HCl$ (кислотный остаток — $Cl$)
• Сероводородная кислота — $H_2S$ (кислотный остаток — $S$)
• Плавиковая (фтороводородная) кислота — $HF$ (кислотный остаток — $F$)

Таким образом, неотъемлемым компонентом любой кислоты являются атомы водорода, а второй частью молекулы является кислотный остаток.

Ответ: Молекулы кислот состоят из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка.

2. Составьте структурные формулы следующих кислот:

а) угольной;

б) бромоводородной $HBr$;

в) сернистой $H_2SO_3$;

г) хлорной $HClO_4$.

Проверьте выполнение этого задания у соседа по парте.

а) угольной

Имеется в виду угольная кислота ($H_2CO_3$). Это двухосновная, слабая, кислородсодержащая кислота. В её структуре центральный атом углерода ($C$) имеет валентность IV. Он связан с двумя гидроксильными группами ($-OH$) одинарными связями и с одним атомом кислорода ($O$) двойной связью, что удовлетворяет валентностям всех атомов.

Ответ: Структурная формула угольной кислоты:

 O ||HO - C - OH

б) бромоводородной HBr

Бромоводородная кислота ($HBr$) — это сильная, одноосновная, бескислородная кислота. Её молекула состоит из атома водорода ($H$) и атома брома ($Br$), соединенных одинарной ковалентной полярной связью. Валентность водорода и брома в этом соединении равна I.

Ответ: Структурная формула бромоводородной кислоты:

$H-Br$

в) сернистой H₂SO₃

Сернистая кислота ($H_2SO_3$) — это двухосновная, слабая, кислородсодержащая кислота. Центральный атом серы ($S$) в ней имеет валентность IV. Он связан с двумя гидроксильными группами ($-OH$) одинарными связями и с одним атомом кислорода ($O$) двойной связью. Также у атома серы есть одна неподеленная электронная пара.

Ответ: Структурная формула сернистой кислоты:

 O ||HO - S - OH

г) хлорной HClO₄

Хлорная кислота ($HClO_4$) — это одна из самых сильных одноосновных кислородсодержащих кислот. Центральный атом хлора ($Cl$) проявляет высшую валентность VII. Он связан с одной гидроксильной группой ($-OH$) одинарной связью и с тремя атомами кислорода ($O$) двойными связями. Молекула имеет тетраэдрическую форму.

Ответ: Структурная формула хлорной кислоты:

 O ||O = Cl - OH || O

3. Определите валентность кислотных остатков следующих кислот:

$H_2S$, $HBr$, $HNO_3$, $H_2CO_3$, $HMnO_4$, $H_3PO_4$, $H_2SO_4$.

4. Выразите химические формулы соединения...

Валентность кислотного остатка в кислоте определяется количеством атомов водорода, которые могут быть замещены атомами металла. Это число также называется основностью кислоты. Чтобы определить валентность кислотного остатка, нужно посмотреть на индекс у атома водорода в химической формуле кислоты.

Сероводородная кислота ($H_2S$) содержит два атома водорода. Следовательно, эта кислота является двухосновной. Кислотный остаток — сульфид ($S$). Его валентность равна основности кислоты, то есть двум.

Ответ: II

Бромоводородная кислота ($HBr$) содержит один атом водорода. Следовательно, эта кислота является одноосновной. Кислотный остаток — бромид ($Br$). Его валентность равна основности кислоты, то есть единице.

Ответ: I

Азотная кислота ($HNO_3$) содержит один атом водорода. Следовательно, эта кислота является одноосновной. Кислотный остаток — нитрат ($NO_3$). Его валентность равна основности кислоты, то есть единице.

Ответ: I

Угольная кислота ($H_2CO_3$) содержит два атома водорода. Следовательно, эта кислота является двухосновной. Кислотный остаток — карбонат ($CO_3$). Его валентность равна основности кислоты, то есть двум.

Ответ: II

Марганцовая кислота ($HMnO_4$) содержит один атом водорода. Следовательно, эта кислота является одноосновной. Кислотный остаток — перманганат ($MnO_4$). Его валентность равна основности кислоты, то есть единице.

Ответ: I

Ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$) содержит три атома водорода. Следовательно, эта кислота является трехосновной. Кислотный остаток — фосфат ($PO_4$). Его валентность равна основности кислоты, то есть трем.

Ответ: III

Серная кислота ($H_2SO_4$) содержит два атома водорода. Следовательно, эта кислота является двухосновной. Кислотный остаток — сульфат ($SO_4$). Его валентность равна основности кислоты, то есть двум.

Ответ: II

4. Выведите химическую формулу соединения, в состав которого входят 3,95 массовой части химического элемента селена ($A_r(\text{Se}) = 79$) и 0,1 массовой части водорода.

Дано:

Соединение состоит из водорода (H) и селена (Se).

Массовая часть селена: $m_{ч}(Se) = 3,95$

Массовая часть водорода: $m_{ч}(H) = 0,1$

Относительная атомная масса селена: $A_r(Se) = 79$

Относительная атомная масса водорода: $A_r(H) \approx 1$

Найти:

Химическую формулу соединения - $H_xSe_y$

Решение:

Для вывода химической формулы соединения необходимо определить соотношение атомов элементов, входящих в его состав. Пусть искомая формула будет $H_xSe_y$, где $x$ и $y$ – индексы, показывающие число атомов водорода и селена.

Соотношение индексов в простейшей формуле равно соотношению количеств вещества (в молях) данных элементов:

$x : y = n(H) : n(Se)$

Количество вещества ($n$) каждого элемента можно найти, разделив его массовую часть на его относительную атомную массу ($A_r$).

Вычислим количество вещества для водорода:

$n(H) = \frac{m_{ч}(H)}{A_r(H)} = \frac{0,1}{1} = 0,1$

Вычислим количество вещества для селена:

$n(Se) = \frac{m_{ч}(Se)}{A_r(Se)} = \frac{3,95}{79} = 0,05$

Теперь найдем соотношение количеств вещества:

$x : y = n(H) : n(Se) = 0,1 : 0,05$

Чтобы получить целочисленные индексы, разделим оба значения в соотношении на наименьшее из них (в данном случае на 0,05):

$x = \frac{0,1}{0,05} = 2$

$y = \frac{0,05}{0,05} = 1$

Таким образом, соотношение атомов в молекуле составляет $H : Se = 2 : 1$.

Следовательно, простейшая химическая формула соединения - $H_2Se$.

Ответ: Химическая формула соединения - $H_2Se$.

1. Формулы только кислот приведены в ряду

1) $ \text{HCl} $, $ \text{NaCl} $, $ \text{HNO}_3 $

2) $ \text{H}_2\text{SO}_3 $, $ \text{H}_2\text{SO}_4 $, $ \text{H}_2\text{S} $

3) $ \text{Ca}(\text{OH})_2 $, $ \text{H}_3\text{PO}_4 $, $ \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 $

4) $ \text{Na}_2\text{O} $, $ \text{NaNO}_3 $, $ \text{HNO}_3 $

Решение

Для определения правильного варианта ответа необходимо проанализировать химические формулы в каждом ряду и классифицировать вещества. Кислоты — это сложные вещества, молекулы которых состоят из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка.

1) $HCl$, $NaCl$, $HNO_3$

В этом ряду находятся: $HCl$ — соляная кислота (является кислотой), $NaCl$ — хлорид натрия (является солью), $HNO_3$ — азотная кислота (является кислотой). Так как в ряду присутствует соль, данный вариант не является верным.

2) $H_2SO_3$, $H_2SO_4$, $H_2S$

В этом ряду находятся: $H_2SO_3$ — сернистая кислота, $H_2SO_4$ — серная кислота, $H_2S$ — сероводородная кислота. Все три вещества относятся к классу кислот. Следовательно, этот вариант является правильным.

3) $Ca(OH)_2$, $H_3PO_4$, $Ca_3(PO_4)_2$

В этом ряду находятся: $Ca(OH)_2$ — гидроксид кальция (является основанием), $H_3PO_4$ — ортофосфорная кислота (является кислотой), $Ca_3(PO_4)_2$ — фосфат кальция (является солью). Так как в ряду присутствуют основание и соль, данный вариант не является верным.

4) $Na_2O$, $NaNO_3$, $HNO_3$

В этом ряду находятся: $Na_2O$ — оксид натрия (является основным оксидом), $NaNO_3$ — нитрат натрия (является солью), $HNO_3$ — азотная кислота (является кислотой). Так как в ряду присутствуют оксид и соль, данный вариант не является верным.

Ответ: 2

2. Валентность кислотного остатка серной кислоты равна

1) $I$

2) $II$

3) $III$

4) $IV$

Чтобы определить валентность кислотного остатка серной кислоты, необходимо знать ее химическую формулу. Химическая формула серной кислоты — $H_2SO_4$.

Молекула любой кислоты состоит из одного или нескольких атомов водорода ($H$) и кислотного остатка. В молекуле серной кислоты кислотным остатком является сульфатная группа $SO_4$.

Валентность кислотного остатка всегда численно равна количеству атомов водорода в молекуле кислоты (то есть ее основности). Поскольку в молекуле серной кислоты ($H_2SO_4$) содержится два атома водорода, валентность кислотного остатка $SO_4$ равна II.

Ответ: 2) II

3. Установите соответствие между формулой кислоты и её названием.

1) $HNO_3$

2) $HCl$

3) $H_2SO_4$

4) $H_2SO_3$

А. хлороводородная

Б. сернистая

В. азотная

Г. серная

Д. азотистая

1) Формула $HNO_3$ соответствует азотной кислоте. Это кислородсодержащая кислота, в которой атом азота проявляет степень окисления +5. Названия кислот, в которых кислотообразующий элемент находится в высокой степени окисления, как правило, имеют окончание «-ная». Таким образом, $HNO_3$ — это азотная кислота. Данному пункту соответствует вариант В. Ответ: В.

2) Формула $HCl$ соответствует хлороводородной кислоте, также известной как соляная кислота. Это бескислородная кислота, состоящая из водорода и хлора. Её систематическое название — хлороводородная. Данному пункту соответствует вариант А. Ответ: А.

3) Формула $H_2SO_4$ соответствует серной кислоте. Это кислородсодержащая кислота, где сера находится в своей высшей степени окисления +6. По аналогии с азотной кислотой, название «серная» указывает на высшую степень окисления атома серы. Данному пункту соответствует вариант Г. Ответ: Г.

4) Формула $H_2SO_3$ соответствует сернистой кислоте. В этой кислородсодержащей кислоте степень окисления серы равна +4, что ниже, чем в серной кислоте. Суффикс «-ист-» в названии («сернистая») используется для кислот, в которых кислотообразующий элемент имеет более низкую степень окисления. Данному пункту соответствует вариант Б. Ответ: Б.