Страница 155 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Одновременно не могут находиться в растворе ионы

1) $K^+$ и $OH^-$

2) $H^+$ и $SO_4^{2-}$

3) $Cu^{2+}$ и $NO_3^-$

4) $Ag^+$ и $Cl^-$

Решение

Ионы не могут одновременно находиться в растворе, если в результате их взаимодействия образуется вещество, уходящее из сферы реакции: нерастворимое соединение (осадок), газ или малодиссоциирующее вещество (например, вода). Рассмотрим каждую из предложенных пар ионов, используя таблицу растворимости.

1) K⁺ и OH⁻. При возможном взаимодействии этих ионов образуется гидроксид калия ($KOH$). Это сильное основание, которое хорошо растворимо в воде и практически полностью диссоциирует на ионы. Следовательно, ионы $K^+$ и $OH^-$ могут свободно существовать в одном растворе.

2) H⁺ и SO₄²⁻. Эти ионы образуют серную кислоту ($H_2SO_4$). Серная кислота является сильной кислотой и в водном растворе полностью диссоциирована на ионы $H^+$ и $SO_4^{2-}$. Таким образом, эти ионы могут сосуществовать в растворе.

3) Cu²⁺ и NO₃⁻. Данные ионы образуют соль нитрат меди(II) ($Cu(NO_3)_2$). Согласно правилу растворимости, все соли-нитраты являются растворимыми в воде. Поэтому ионы $Cu^{2+}$ и $NO_3^-$ могут одновременно находиться в растворе.

4) Ag⁺ и Cl⁻. При взаимодействии ионов серебра ($Ag^+$) и хлорид-ионов ($Cl^-$) происходит химическая реакция, в результате которой образуется нерастворимое в воде вещество — хлорид серебра ($AgCl$), выпадающий в виде белого творожистого осадка. Протекает следующая реакция в ионном виде:

$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

Так как ионы связываются в нерастворимый осадок и удаляются из раствора, они не могут сосуществовать в нем в значительных концентрациях.

Ответ: 4

9. Верны ли следующие суждения о гидролизе солей?

А. Все соли подвергаются гидролизу.

Б. Водные растворы солей могут иметь нейтральную, щелочную или кислотную среду.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Рассмотрим оба суждения о гидролизе солей.

А. Все соли подвергаются гидролизу.

Это утверждение неверно. Гидролиз солей – это обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, приводящее к образованию слабого электролита (слабой кислоты или слабого основания) и изменению pH среды. Гидролизу подвергаются соли, в состав которых входит катион слабого основания и/или анион слабой кислоты.

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (например, хлорид натрия $NaCl$, нитрат калия $KNO_3$, сульфат натрия $Na_2SO_4$), не подвергаются гидролизу. Их ионы ($Na^+$, $Cl^-$, $K^+$, $NO_3^-$, $SO_4^{2-}$) являются ионами сильных электролитов и не взаимодействуют с водой. Поэтому водные растворы таких солей имеют нейтральную среду ($pH \approx 7$). Поскольку существует класс солей, не подвергающихся гидролизу, данное утверждение ложно.

Ответ: утверждение неверно.

Б. Водные растворы солей могут иметь нейтральную, щелочную или кислотную среду.

Это утверждение верно. Среда водного раствора соли определяется тем, какие ионы (катион или анион) вступают в реакцию гидролиза, или отсутствием гидролиза.

- Нейтральная среда ($pH \approx 7$): в растворах солей, образованных сильной кислотой и сильным основанием (например, $KCl$, $Na_2SO_4$), так как гидролиз не идет.
- Кислотная среда ($pH < 7$): в растворах солей, образованных слабой основанием и сильной кислотой (например, хлорид аммония $NH_4Cl$). Происходит гидролиз по катиону: $NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$.
- Щелочная среда ($pH > 7$): в растворах солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой (например, карбонат натрия $Na_2CO_3$). Происходит гидролиз по аниону: $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$.
В случае солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием (например, ацетат аммония $CH_3COONH_4$), среда раствора зависит от соотношения констант диссоциации кислоты и основания и может быть нейтральной, слабокислотной или слабощелочной.

Таким образом, водные растворы солей действительно могут иметь различную реакцию среды.

Ответ: утверждение верно.

Исходя из анализа, суждение А является неверным, а суждение Б – верным. Следовательно, правильный вариант ответа — 2.

Ответ: 2

10. Щелочную среду имеют водные растворы солей, формулы которых

1) $(\text{NH}_4)_2\text{S}$ и $\text{NaBr}$

2) $\text{BaCl}_2$ и $\text{K}_2\text{SO}_3$

3) $\text{Na}_2\text{CO}_3$ и $\text{K}_2\text{S}$

4) $\text{CuSO}_4$ и $\text{LiNO}_3$

Решение

Щелочную среду (рН > 7) имеют водные растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой. В таких растворах происходит гидролиз по аниону (анион слабой кислоты вступает в реакцию с водой), что приводит к накоплению в растворе гидроксид-ионов ($OH^-$) и создает щелочную среду.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) $(NH_4)_2S$ и $NaBr$

$ (NH_4)_2S $ (сульфид аммония) – это соль, образованная слабым основанием ($NH_4OH$, гидроксид аммония) и слабой кислотой ($H_2S$, сероводородная кислота). В этом случае гидролиз протекает и по катиону, и по аниону. Среда раствора будет слабощелочной, так как гидролиз по аниону $S^{2-}$ протекает в большей степени, чем по катиону $NH_4^+$.
$NaBr$ (бромид натрия) – это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$, гидроксид натрия) и сильной кислотой ($HBr$, бромоводородная кислота). Такая соль не подвергается гидролизу, и ее водный раствор имеет нейтральную среду (рН ≈ 7).
Так как раствор $NaBr$ нейтрален, этот вариант не подходит.

2) $BaCl_2$ и $K_2SO_3$

$BaCl_2$ (хлорид бария) – это соль, образованная сильным основанием ($Ba(OH)_2$, гидроксид бария) и сильной кислотой ($HCl$, соляная кислота). Раствор этой соли имеет нейтральную среду (рН ≈ 7).
$K_2SO_3$ (сульфит калия) – это соль, образованная сильным основанием ($KOH$, гидроксид калия) и слабой кислотой ($H_2SO_3$, сернистая кислота). Происходит гидролиз по аниону $SO_3^{2-}$:
$SO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSO_3^- + OH^-$
В растворе накапливаются ионы $OH^-$, поэтому среда щелочная.
Так как раствор $BaCl_2$ нейтрален, этот вариант не подходит.

3) $Na_2CO_3$ и $K_2S$

$Na_2CO_3$ (карбонат натрия) – это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$, угольная кислота). Происходит гидролиз по аниону $CO_3^{2-}$:
$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$
Раствор имеет щелочную среду.
$K_2S$ (сульфид калия) – это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и слабой кислотой ($H_2S$). Происходит гидролиз по аниону $S^{2-}$:
$S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^- + OH^-$
Раствор также имеет щелочную среду.
Обе соли в этой паре образуют щелочную среду. Этот вариант является правильным.

4) $CuSO_4$ и $LiNO_3$

$CuSO_4$ (сульфат меди(II)) – это соль, образованная слабым основанием ($Cu(OH)_2$, гидроксид меди(II)) и сильной кислотой ($H_2SO_4$, серная кислота). Происходит гидролиз по катиону $Cu^{2+}$:
$Cu^{2+} + H_2O \rightleftharpoons CuOH^+ + H^+$
В растворе накапливаются ионы $H^+$, поэтому среда кислая (рН < 7).
$LiNO_3$ (нитрат лития) – это соль, образованная сильным основанием ($LiOH$, гидроксид лития) и сильной кислотой ($HNO_3$, азотная кислота). Раствор этой соли имеет нейтральную среду (рН ≈ 7).
Этот вариант не подходит.

Таким образом, водные растворы обеих солей имеют щелочную среду только в варианте 3.

Ответ: 3

11. Газообразное вещество образуется при взаимодействии водных растворов веществ, формулы которых

1) $H_2SO_4$ и $LiOH$

2) $HNO_3$ и $Na_2SO_3$

3) $NH_4Cl$ и $KOH$

4) $Ca(NO_3)_2$ и $FeCl_2$

5) $K_2CO_3$ и $NaNO_3$

Для определения, в какой из реакций образуется газообразное вещество, проанализируем каждую пару реагентов.

1) H₂SO₄ и LiOH

Взаимодействие серной кислоты, являющейся сильной кислотой, и гидроксида лития, являющегося сильным основанием, представляет собой реакцию нейтрализации. Продуктами реакции являются соль (сульфат лития) и вода. Газообразные вещества при этом не образуются.

Уравнение реакции: $H_2SO_4 + 2LiOH \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$.

Ответ: Газообразное вещество не образуется.

2) HNO₃ и Na₂SO₃

Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная кислота, а сульфит натрия ($Na_2SO_3$) — соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой сернистой кислотой ($H_2SO_3$). В ходе реакции ионного обмена сильная кислота вытесняет слабую из её соли. Образующаяся сернистая кислота крайне неустойчива и сразу разлагается на воду и сернистый газ ($SO_2$).

Суммарное уравнение реакции: $2HNO_3 + Na_2SO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + SO_2 \uparrow$.

Ответ: Образуется газообразное вещество — диоксид серы ($SO_2$).

3) NH₄Cl и KOH

Хлорид аммония ($NH_4Cl$) — это соль, образованная слабым основанием (гидроксидом аммония $NH_4OH$, который существует в равновесии с аммиаком $NH_3$) и сильной кислотой ($HCl$). Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание. При их взаимодействии сильное основание вытесняет слабое. Образующийся гидроксид аммония неустойчив и разлагается с выделением газообразного аммиака ($NH_3$) и воды.

Суммарное уравнение реакции: $NH_4Cl + KOH \rightarrow KCl + H_2O + NH_3 \uparrow$.

Ответ: Образуется газообразное вещество — аммиак ($NH_3$).

4) Ca(NO₃)₂ и FeCl₂

Это реакция ионного обмена между двумя растворимыми солями: нитратом кальция и хлоридом железа(II). Реакция в растворе протекает до конца только в случае образования осадка, газа или слабого электролита (например, воды). Возможные продукты реакции, хлорид кальция ($CaCl_2$) и нитрат железа(II) ($Fe(NO_3)_2$), хорошо растворимы в воде. Следовательно, реакция ионного обмена не протекает и газ не выделяется.

Предполагаемый обмен: $Ca(NO_3)_2 + FeCl_2 \rightleftharpoons CaCl_2 + Fe(NO_3)_2$.

Ответ: Газообразное вещество не образуется.

5) K₂CO₃ и NaNO₃

Это реакция ионного обмена между двумя растворимыми солями: карбонатом калия и нитратом натрия. Продукты возможного обмена — нитрат калия ($KNO_3$) и карбонат натрия ($Na_2CO_3$) — также хорошо растворимы в воде. Реакция не протекает, газ не выделяется.

Предполагаемый обмен: $K_2CO_3 + 2NaNO_3 \rightleftharpoons 2KNO_3 + Na_2CO_3$.

Ответ: Газообразное вещество не образуется.

Таким образом, газообразные вещества образуются в реакциях, описанных в пунктах 2 и 3.

12. Установите соответствие между реагентами и сокращённым ионным уравнением реакции, протекающей между ними.

РЕАГЕНТЫ

А) $HCl + K_2CO_3 \rightarrow$

Б) $Ba(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow$

В) $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow$

СОКРАЩЁННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ

1) $Ba^{2+} + CO_3^{2-} = BaCO_3$

2) $Ba^{2+} + SO_4^{2-} = BaSO_4$

3) $2H^{+} + CO_3^{2-} = CO_2\uparrow + H_2O$

4) $H^{+} + OH^{-} = H_2O$

5) $Ba^{2+} + 2OH^{-} + 2H^{+} + SO_4^{2-} = BaSO_4 + 2H_2O$

А) Для реакции между соляной кислотой ($HCl$) и карбонатом калия ($K_2CO_3$) запишем полное и сокращённое ионные уравнения. Соляная кислота - сильная кислота, карбонат калия - растворимая соль.

Молекулярное уравнение реакции:

$2HCl + K_2CO_3 = 2KCl + H_2O + CO_2\uparrow$

В ходе реакции образуется слабая и неустойчивая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая разлагается на углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$).

Полное ионное уравнение (с учётом диссоциации сильных электролитов):

$2H^+ + 2Cl^- + 2K^+ + CO_3^{2-} = 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращая одинаковые ионы ($K^+$ и $Cl^-$) в обеих частях уравнения, получаем сокращённое ионное уравнение:

$2H^+ + CO_3^{2-} = H_2O + CO_2\uparrow$

Это соответствует уравнению под номером 3.

Ответ: 3

Б) Для реакции между гидроксидом бария ($Ba(OH)_2$) и серной кислотой ($H_2SO_4$) запишем полное и сокращённое ионные уравнения. Гидроксид бария - сильное основание (щёлочь), серная кислота - сильная кислота.

Молекулярное уравнение реакции:

$Ba(OH)_2 + H_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + 2H_2O$

В результате реакции образуется нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$) и малодиссоциирующее вещество - вода ($H_2O$).

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} = BaSO_4\downarrow + 2H_2O$

В данном случае в левой части уравнения нет ионов, которые бы не участвовали в реакции (все ионы связываются в осадок или воду). Поэтому полное ионное уравнение является и сокращённым ионным уравнением.

Это соответствует уравнению под номером 5.

Ответ: 5

В) Для реакции между хлоридом бария ($BaCl_2$) и карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) запишем полное и сокращённое ионные уравнения. Оба вещества являются растворимыми солями.

Молекулярное уравнение реакции обмена:

$BaCl_2 + Na_2CO_3 = BaCO_3\downarrow + 2NaCl$

В результате реакции образуется нерастворимый осадок карбоната бария ($BaCO_3$).

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + CO_3^{2-} = BaCO_3\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращая одинаковые ионы ($Na^+$ и $Cl^-$) в обеих частях уравнения, получаем сокращённое ионное уравнение:

$Ba^{2+} + CO_3^{2-} = BaCO_3\downarrow$

Это соответствует уравнению под номером 1.

Ответ: 1

13. Изучите рисунок и придумайте подрисуночную подпись.

Диаграмма:

Первое состояние:

Центральный овал содержит заряды: `$+$`, `$-$`.

Окружающие малые овалы (8 штук), каждый с двумя знаками (внешний, внутренний):

• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$x$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$x$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$x$`, внутренний `$-$`

Процесс: $\rightarrow$

Второе состояние:

Два соприкасающихся центральных круга: левый с зарядом `$+$`, правый с зарядом `$-$`.

Окружающие малые овалы (8 штук):

Вокруг левого `$+$` круга:

• Внешний `$-$`, внутренний `$x$`
• Внешний `$-$`, внутренний `$x$`
• Внешний `$-$`, внутренний `$+$`
• Внешний `$-$`, внутренний `$+$`

Вокруг правого `$-$` круга:

• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`

Процесс: $\rightarrow$

Третье состояние:

Две отдельных структуры:

Левая структура:

Центральный круг с зарядом `$+$`.

Окружающие малые овалы (4 штуки):

• Внешний `$-$`, внутренний `$+$`
• Внешний `$-$`, внутренний `$+$`
• Внешний `$-$`, внутренний `$+$`
• Внешний `$-$`, внутренний `$x$`

Правая структура:

Центральный круг с зарядом `$-$`.

Окружающие малые овалы (4 штуки):

• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$-$`
• Внешний `$+$`, внутренний `$x$`

Решение

На рисунке схематично изображен процесс электролитической диссоциации — распад молекул вещества на ионы при его растворении в полярном растворителе. Процесс можно условно разделить на три стадии, последовательно представленные на схеме слева направо.

1. Начальное состояние (левый рисунок). В полярный растворитель, состоящий из дипольных молекул (маленькие вытянутые частицы со знаками «+» и «–»), помещена молекула растворяемого вещества-электролита (большая овальная частица). Молекулы растворителя ориентированы хаотично.

2. Ориентация диполей и разрыв связи (центральный рисунок). Под действием электрического поля молекулы электролита диполи растворителя переориентируются: они поворачиваются к положительному полюсу молекулы своими отрицательными концами, а к отрицательному полюсу – положительными. Это электростатическое взаимодействие ослабляет и в конечном итоге разрывает химическую связь в молекуле электролита. Молекула распадается на положительно заряженный ион (катион) и отрицательно заряженный ион (анион).

3. Образование сольватированных ионов (правые рисунки). Каждый образовавшийся ион оказывается окруженным прочной оболочкой из ориентированных диполей растворителя. Такая оболочка называется сольватной (или гидратной, если растворитель – вода). Вокруг катиона (+) молекулы растворителя ориентированы отрицательными полюсами, а вокруг аниона (–) – положительными. Эти сольватированные ионы стабильны и свободно перемещаются в растворе.

Ответ:

Механизм электролитической диссоциации: распад молекулы электролита на ионы под действием полярных молекул растворителя с последующим образованием сольватных (гидратных) оболочек вокруг ионов.