Номер 11, страница 41 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Серная кислота в растворе вступает в реакцию ионного обмена с веществами, формулы которых

1) $Ca(OH)_2$

2) $Na_2O$

3) $Ba(NO_3)_2$

4) $CuCl_2$

5) $Al$

Реакции ионного обмена – это реакции, протекающие в растворах электролитов, в ходе которых реагенты обмениваются своими ионами. Такая реакция является необратимой и протекает до конца только в том случае, если в результате образуется осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (например, вода). Серная кислота ($H_2SO_4$) — это сильная двухосновная кислота, являющаяся сильным электролитом. Проанализируем взаимодействие серной кислоты с каждым из предложенных веществ.

1) Ca(OH)₂

Гидроксид кальция $Ca(OH)_2$ является основанием (щелочью). Реакция между кислотой и основанием называется реакцией нейтрализации и является классическим примером реакции ионного обмена. В ходе реакции ион водорода $H^+$ из кислоты соединяется с гидроксид-ионом $OH^-$ из основания, образуя воду, а катион металла $Ca^{2+}$ соединяется с кислотным остатком $SO_4^{2-}$, образуя соль.

Молекулярное уравнение реакции:

$H_2SO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + 2H_2O$

Эта реакция протекает до конца, так как образуются сразу два продукта, являющихся движущей силой реакции: малорастворимое вещество (осадок) сульфат кальция $CaSO_4$ и слабый электролит — вода $H_2O$.

Ответ: да, серная кислота вступает в реакцию ионного обмена с гидроксидом кальция.

2) Na₂O

Оксид натрия $Na_2O$ — это основный оксид. Он вступает в реакцию с серной кислотой, образуя соль и воду. Однако эта реакция классифицируется как взаимодействие кислоты с основным оксидом и, в строгом определении, не является реакцией ионного обмена, которая предполагает обмен ионами между двумя сложными веществами-электролитами (например, кислотой и основанием, кислотой и солью, двумя солями и т.д.).

Уравнение реакции:

$H_2SO_4 + Na_2O \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

Несмотря на образование воды, тип реакции другой.

Ответ: нет, данная реакция не является реакцией ионного обмена.

3) Ba(NO₃)₂

Нитрат бария $Ba(NO_3)_2$ — это растворимая соль. Реакция между серной кислотой и нитратом бария является типичной реакцией ионного обмена между кислотой и солью.

Молекулярное уравнение реакции:

$H_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$

Реакция протекает до конца, так как в результате образуется сульфат бария $BaSO_4$ — вещество, нерастворимое в воде и кислотах (выпадает в виде белого осадка). Образование осадка является достаточным условием для протекания реакции ионного обмена.

Ответ: да, серная кислота вступает в реакцию ионного обмена с нитратом бария.

4) CuCl₂

Хлорид меди(II) $CuCl_2$ — это растворимая соль. Возможная реакция ионного обмена с серной кислотой:

$H_2SO_4 + CuCl_2 \rightleftharpoons CuSO_4 + 2HCl$

В результате этой гипотетической реакции образуются сульфат меди(II) $CuSO_4$ и соляная кислота $HCl$. Оба продукта являются хорошо растворимыми в воде сильными электролитами. Так как в результате реакции не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, то нет движущей силы, и реакция практически не протекает. Равновесие сильно смещено влево.

Ответ: нет, серная кислота не вступает в практически осуществимую реакцию ионного обмена с хлоридом меди(II).

5) Al

Алюминий ($Al$) — это металл. Реакция металлов с кислотами является реакцией замещения, а не ионного обмена. Кроме того, это окислительно-восстановительная реакция, так как в ее ходе элементы изменяют свои степени окисления, что нехарактерно для реакций ионного обмена.

Уравнение реакции (с разбавленной кислотой):

$3H_2SO_4 + 2Al \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 \uparrow$

Алюминий изменяет степень окисления с 0 до +3, а водород — с +1 до 0.

Ответ: нет, реакция с алюминием является реакцией замещения (окислительно-восстановительной), а не ионного обмена.