Номер B, страница 122 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Напишите уравнения реакций, позволяющие осуществить следующие превращения:

$Al \to Al_2O_3 \to Al_2(SO_4)_3 \to Al(OH)_3 \to AlCl_3$

$Al_2O_3 \to NaAlO_2$

Классифицируйте соединения, составляющие цепь; уравняйте окислительно-восстановительные реакции; напишите уравнения реакции гидролиза для тех солей, которые подвергаются гидролизу.

2. При взаимодействии какого объема (н.у.) $CO_2$ с алюминатом натрия можно получить 31,8 г $Na_2CO_3$?

Ответ: 6,72 л$CO_2$.

3. Какое вещество получится при добавлении к раствору хлорида алюминия раствора сульфида натрия? Напишите молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения реакций.

4. При обработке соляной кислотой 10 г смеси, состоящей из меди и алюминия, выделилось 6,72 л $H_2$ (н.у.). Определите состав смеси.

Ответ: $w (Al) = 54\%$, $w (Cu) = 46\%$.

1. Уравнения реакций для осуществления превращений:

1) $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

2) $Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

3) $Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3Na_2SO_4$

4) $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

5) $Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$ (спекание)

Классификация соединений:

$Al$ – простое вещество, металл.

$Al_2O_3$ – оксид, амфотерный.

$Al_2(SO_4)_3$ – соль, средняя.

$Al(OH)_3$ – гидроксид, амфотерный.

$AlCl_3$ – соль, средняя.

$NaAlO_2$ – соль, средняя.

Окислительно-восстановительная реакция:

Первая реакция является окислительно-восстановительной:

$4Al^0 + 3O_2^0 \rightarrow 2Al_2^{+3}O_3^{-2}$

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 4 (окисление, Al – восстановитель)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 3 (восстановление, $O_2$ – окислитель)

Уравнения гидролиза солей:

Соли $Al_2(SO_4)_3$, $AlCl_3$ и $NaAlO_2$ подвергаются гидролизу.

Гидролиз сульфата алюминия (по катиону, среда кислая):

$Al^{3+} + H_2O \leftrightarrow AlOH^{2+} + H^+$

Гидролиз хлорида алюминия (по катиону, среда кислая):

$Al^{3+} + H_2O \leftrightarrow AlOH^{2+} + H^+$

Гидролиз алюмината натрия (по аниону, среда щелочная):

$AlO_2^- + 2H_2O \leftrightarrow Al(OH)_3\downarrow + OH^-$

Ответ: Уравнения реакций, классификация и уравнения гидролиза представлены выше.

2. Дано:

$m(Na_2CO_3) = 31,8 \text{ г}$

Условия нормальные (н.у.)

Найти:

$V(CO_2) - ?$

Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия раствора алюмината натрия с оксидом углерода(IV):

$2NaAlO_2 + CO_2 + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + Na_2CO_3$

1. Найдем количество вещества карбоната натрия $Na_2CO_3$:

Молярная масса $M(Na_2CO_3) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \text{ г/моль}$.

$n(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{M(Na_2CO_3)} = \frac{31,8 \text{ г}}{106 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$.

2. По уравнению реакции, количества веществ $CO_2$ и $Na_2CO_3$ соотносятся как 1:1.

$n(CO_2) = n(Na_2CO_3) = 0,3 \text{ моль}$.

3. Найдем объем $CO_2$ при нормальных условиях. Молярный объем газа при н.у. $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 0,3 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 6,72 \text{ л}$.

Ответ: 6,72 л $CO_2$.

3. При смешивании растворов хлорида алюминия и сульфида натрия происходит необратимый совместный гидролиз, так как сульфид алюминия ($Al_2S_3$) в водной среде полностью разлагается. В результате реакции образуется осадок гидроксида алюминия $Al(OH)_3$ и выделяется газ сероводород $H_2S$.

Молекулярное уравнение:

$2AlCl_3 + 3Na_2S + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow + 6NaCl$

Полное ионное уравнение:

$2Al^{3+} + 6Cl^- + 6Na^+ + 3S^{2-} + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow + 6Na^+ + 6Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$2Al^{3+} + 3S^{2-} + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Ответ: При добавлении к раствору хлорида алюминия раствора сульфида натрия образуется осадок гидроксида алюминия $Al(OH)_3$ и выделяется газ сероводород $H_2S$. Уравнения реакций приведены выше.

4. Дано:

$m(\text{смеси}) = 10 \text{ г}$

$V(H_2) = 6,72 \text{ л}$ (н.у.)

Смесь состоит из $Cu$ и $Al$.

Найти:

$w(Al) - ?$

$w(Cu) - ?$

Решение:

Из двух металлов с соляной кислотой реагирует только алюминий, так как медь стоит в ряду активности металлов после водорода.

Уравнение реакции:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$

1. Найдем количество вещества выделившегося водорода:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$.

2. По уравнению реакции найдем количество вещества алюминия, вступившего в реакцию. Соотношение $n(Al) : n(H_2) = 2 : 3$.

$n(Al) = \frac{2}{3} n(H_2) = \frac{2}{3} \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$.

3. Найдем массу алюминия:

Молярная масса $M(Al) = 27 \text{ г/моль}$.

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = 0,2 \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 5,4 \text{ г}$.

4. Определим массовую долю алюминия в смеси:

$w(Al) = \frac{m(Al)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{5,4 \text{ г}}{10 \text{ г}} \cdot 100\% = 54\%$.

5. Найдем массу и массовую долю меди в смеси:

$m(Cu) = m(\text{смеси}) - m(Al) = 10 \text{ г} - 5,4 \text{ г} = 4,6 \text{ г}$.

$w(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{4,6 \text{ г}}{10 \text{ г}} \cdot 100\% = 46\%$.

(Или $w(Cu) = 100\% - w(Al) = 100\% - 54\% = 46\%$).

Ответ: $w(Al) = 54\%$, $w(Cu) = 46\%$.