Страница 156 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

14. Углекислый газ не поддерживает горение. На этом основано действие углекислотных огнетушителей, которые применяют для тушения горящего электрооборудования, компьютерной техники, кинопроекционной аппаратуры, художественных ценностей в картинных галереях, музеях, экспозиционных залах и др.

Углекислый газ можно получить при действии сильной кислоты на карбонат какого-либо металла. Напишите уравнение такой реакции в молекулярном и ионном виде.

Молекулярное уравнение:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2$

Полное ионное уравнение:

$CaCO_3(s) + 2H^+(aq) + 2Cl^-(aq) \rightarrow Ca^{2+}(aq) + 2Cl^-(aq) + H_2O(l) + CO_2(g)$

Сокращенное ионное уравнение:

$CaCO_3(s) + 2H^+(aq) \rightarrow Ca^{2+}(aq) + H_2O(l) + CO_2(g)$

Решение

В условии задачи описан способ получения углекислого газа ($CO_2$) путем взаимодействия сильной кислоты с карбонатом какого-либо металла. Для написания уравнений реакции выберем в качестве реагентов соляную кислоту ($HCl$) — сильную кислоту, и карбонат кальция ($CaCO_3$) — соль (нерастворимый карбонат металла).

Уравнение реакции в молекулярном виде

Молекулярное уравнение показывает полные формулы веществ, участвующих в реакции. При взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой образуются хлорид кальция, вода и углекислый газ.
Ответ: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Уравнение реакции в полном ионном виде

В полном ионном уравнении все сильные электролиты (в данном случае — сильная кислота $HCl$ и растворимая соль $CaCl_2$) записываются в виде ионов, на которые они диссоциируют в растворе. Нерастворимые вещества ($CaCO_3$), газы ($CO_2$) и слабые электролиты ($H_2O$) остаются в молекулярной форме.
Ответ: $CaCO_3 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^- + H_2O + CO_2 \uparrow$

Уравнение реакции в сокращенном ионном виде

Сокращенное ионное уравнение отражает суть химического процесса, показывая только те частицы, которые непосредственно участвуют в реакции. Оно получается путем исключения из полного ионного уравнения одинаковых ионов (ионов-наблюдателей), присутствующих в левой и правой частях. В данном случае это хлорид-ионы ($Cl^-$).
Ответ: $CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2 \uparrow$

1. К неэлектролитам относят

1) оксид меди(II)

2) гидроксид бария

3) хлорид лития

4) серную кислоту

Решение

Для ответа на вопрос необходимо определить, какие из предложенных веществ являются электролитами, а какие — неэлектролитами.

Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток вследствие диссоциации на ионы. К ним относятся кислоты, основания и соли.

Неэлектролиты — это вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток, так как они не диссоциируют на ионы. К ним относятся многие органические соединения (например, сахара, спирты), простые вещества, а также оксиды и другие неорганические соединения, которые нерастворимы в воде и не вступают с ней в реакцию с образованием ионов.

Рассмотрим каждый вариант:

1) оксид меди(II)
Оксид меди(II), химическая формула $CuO$, является основным оксидом. Это твердое вещество, которое практически нерастворимо в воде. Поскольку оно не растворяется, оно не может диссоциировать на ионы ($Cu^{2+}$ и $O^{2-}$) в водной среде. Следовательно, водная суспензия оксида меди(II) не проводит электрический ток. Таким образом, оксид меди(II) является неэлектролитом.
Ответ: неэлектролит.

2) гидроксид бария
Гидроксид бария, химическая формула $Ba(OH)_2$, — это сильное основание (щёлочь). Он является растворимым в воде и при растворении полностью диссоциирует на ионы: $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$ Наличие подвижных ионов в растворе делает его проводником электрического тока. Гидроксид бария — сильный электролит.
Ответ: электролит.

3) хлорид лития
Хлорид лития, химическая формула $LiCl$, — это соль, образованная сильным основанием ($LiOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Соли являются ионными соединениями и, как правило, сильными электролитами. Хлорид лития хорошо растворяется в воде и полностью распадается на ионы: $LiCl \rightarrow Li^+ + Cl^-$ Раствор хлорида лития хорошо проводит электрический ток, следовательно, это сильный электролит.
Ответ: электролит.

4) серную кислоту
Серная кислота, химическая формула $H_2SO_4$, — это сильная двухосновная кислота. В водном растворе она является сильным электролитом, так как полностью диссоциирует по первой ступени: $H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$ Образующиеся ионы обеспечивают высокую электропроводность раствора. Таким образом, серная кислота — сильный электролит.
Ответ: электролит.

Таким образом, единственным неэлектролитом в списке является оксид меди(II), так как он нерастворим в воде и не диссоциирует на ионы.

Ответ: 1.

2. Даны вещества

А) $H_2SO_3$ Б) $Ca(OH)_2$ В) $Fe(OH)_2$ Г) $HNO_3$ Д) $H_2CO_3$

К сильным электролитам относят вещества

1) БГ 2) АД 3) БВ 4) АГ

Решение

Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток благодаря диссоциации на ионы. Сила электролита зависит от степени его диссоциации. Сильные электролиты в водных растворах диссоциируют практически полностью (нацело), в то время как слабые диссоциируют лишь частично.

К сильным электролитам относятся:

• Большинство растворимых солей.
• Сильные кислоты (например, $HNO_3$, $H_2SO_4$, $HCl$, $HBr$, $HI$, $HClO_4$).
• Сильные основания, к которым относятся гидроксиды щелочных металлов (например, $NaOH$, $KOH$) и щёлочноземельных металлов, начиная с кальция (например, $Ca(OH)_2$, $Ba(OH)_2$).

Проанализируем каждое из данных веществ:

А) $H_2SO_3$ (сернистая кислота) является слабой кислотой, поэтому это слабый электролит.

Б) $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция) является основанием щёлочноземельного металла. Это сильное основание и, следовательно, сильный электролит (несмотря на малую растворимость, растворившаяся часть диссоциирует полностью).

В) $Fe(OH)_2$ (гидроксид железа(II)) является нерастворимым в воде основанием. Это слабое основание и слабый электролит.

Г) $HNO_3$ (азотная кислота) является сильной кислотой, поэтому это сильный электролит.

Д) $H_2CO_3$ (угольная кислота) является слабой и неустойчивой кислотой, поэтому это слабый электролит.

Таким образом, к сильным электролитам относятся вещества Б ($Ca(OH)_2$) и Г ($HNO_3$). Эта комбинация соответствует варианту ответа под номером 1.

Ответ: 1

3. Вещества, которые при диссоциации в водном растворе в качестве катионов образуют только ионы водорода $H^+$, относят

1) к кислотам

2) к оксидам

3) к щелочам

4) к солям

Решение

Вопрос основан на определении основных классов неорганических соединений с точки зрения теории электролитической диссоциации. Эта теория классифицирует вещества на основе ионов, которые образуются при их растворении в воде. В задаче дано определение: вещества, которые при диссоциации в водном растворе в качестве катионов (положительно заряженных ионов) образуют только ионы водорода $H^+$. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) к кислотам
Согласно теории электролитической диссоциации, кислотами являются электролиты, которые при диссоциации в водном растворе образуют катионы водорода $H^+$ и анионы кислотного остатка. Никаких других катионов при диссоциации кислот не образуется. Например, диссоциация серной кислоты: $H_2SO_4 \leftrightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$. Это определение полностью совпадает с условием задачи.

2) к оксидам
Оксиды — это соединения химических элементов с кислородом. Большинство оксидов не являются электролитами и не диссоциируют в воде. Некоторые из них (оксиды активных металлов и кислотные оксиды) реагируют с водой, образуя, соответственно, основания или кислоты, которые затем диссоциируют. Но сами оксиды не диссоциируют с образованием ионов $H^+$ в качестве единственных катионов. Этот вариант не подходит.

3) к щелочам
Щелочи — это растворимые в воде основания. Основаниями, согласно теории электролитической диссоциации, являются электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металла (или аммония $NH_4^+$) и гидроксид-анионы $OH^-$. Например, диссоциация гидроксида натрия: $NaOH \leftrightarrow Na^+ + OH^-$. Катионом является ион натрия $Na^+$, а не ион водорода. Этот вариант не подходит.

4) к солям
Соли — это электролиты, которые при диссоциации в водном растворе образуют катионы металла (или аммония $NH_4^+$) и анионы кислотного остатка. Например, диссоциация хлорида калия: $KCl \leftrightarrow K^+ + Cl^-$. Катионом является ион калия $K^+$. Этот вариант не подходит.

Следовательно, вещества, которые при диссоциации в водном растворе в качестве катионов образуют только ионы водорода $H^+$, относятся к кислотам.

Ответ: 1.

4. Сульфит-ионы содержатся в растворе вещества, формула которого

1) $H_2CO_3$

2) $SO_3$

3) $K_2SO_3$

4) $Na_2S$

Решение

Сульфит-ион — это анион сернистой кислоты, имеющий формулу $SO_3^{2-}$. Чтобы определить, в растворе какого вещества содержатся эти ионы, необходимо проанализировать диссоциацию или взаимодействие с водой каждого из предложенных соединений.

1) H₂CO₃
$H_2CO_3$ (угольная кислота) — это слабая кислота. В водном растворе она диссоциирует с образованием ионов водорода ($H^+$), гидрокарбонат-ионов ($HCO_3^-$) и карбонат-ионов ($CO_3^{2-}$). Сульфит-ионы в этом процессе не образуются.
Ответ: неверно.

2) SO₃
$SO_3$ (оксид серы(VI)) — это кислотный оксид. При растворении в воде он реагирует с ней, образуя серную кислоту ($H_2SO_4$), которая затем диссоциирует на ионы водорода ($H^+$) и сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$). Сульфит-ионы ($SO_3^{2-}$) не образуются.
$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
$H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$
Ответ: неверно.

3) K₂SO₃
$K_2SO_3$ (сульфит калия) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и слабой сернистой кислотой ($H_2SO_3$). В водном растворе она диссоциирует на катионы калия ($K^+$) и сульфит-ионы ($SO_3^{2-}$).
$K_2SO_3 \rightarrow 2K^+ + SO_3^{2-}$
Следовательно, в растворе сульфита калия содержатся сульфит-ионы.
Ответ: верно.

4) Na₂S
$Na_2S$ (сульфид натрия) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой сероводородной кислотой ($H_2S$). В водном растворе она диссоциирует на катионы натрия ($Na^+$) и сульфид-ионы ($S^{2-}$). Сульфит-ионы в растворе отсутствуют.
$Na_2S \rightarrow 2Na^+ + S^{2-}$
Ответ: неверно.

5. Наибольшее число катионов образуется при полной диссоциации 1 моль

1) $CaCl_2$

2) $K_2CO_3$

3) $Al_2(SO_4)_3$

4) $Na_3PO_4$

Для того чтобы определить, какое из предложенных веществ образует наибольшее число катионов при полной диссоциации 1 моль, необходимо написать уравнения электролитической диссоциации для каждого соединения и сравнить количество моль образующихся катионов (положительно заряженных ионов).

1) CaCl₂
Уравнение диссоциации хлорида кальция: $CaCl_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^-$.
Из 1 моль $CaCl_2$ образуется 1 моль катионов $Ca^{2+}$.

2) K₂CO₃
Уравнение диссоциации карбоната калия: $K_2CO_3 \rightarrow 2K^+ + CO_3^{2-}$.
Из 1 моль $K_2CO_3$ образуется 2 моль катионов $K^+$.

3) Al₂(SO₄)₃
Уравнение диссоциации сульфата алюминия: $Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-}$.
Из 1 моль $Al_2(SO_4)_3$ образуется 2 моль катионов $Al^{3+}$.

4) Na₃PO₄
Уравнение диссоциации ортофосфата натрия: $Na_3PO_4 \rightarrow 3Na^+ + PO_4^{3-}$.
Из 1 моль $Na_3PO_4$ образуется 3 моль катионов $Na^+$.

Сравнивая количество моль катионов, образующихся при диссоциации каждого вещества (1, 2, 2 и 3 моль соответственно), мы видим, что наибольшее число катионов (3 моль) образуется при диссоциации ортофосфата натрия.

Ответ: 4

6. Реакция ионного обмена возможна между веществами, формулы которых

1) $H_2SO_4$ и $KNO_3$

2) $NaOH$ и $MgCl_2$

3) $AlCl_3$ и $BaSO_4$

4) $Cu(NO_3)_2$ и $NaCl$

Реакции ионного обмена протекают в растворах электролитов и считаются возможными (идут до конца), если выполняется хотя бы одно из следующих условий:

• образование нерастворимого вещества (выпадение осадка);
• выделение газа;
• образование слабого электролита (например, воды, слабой кислоты или слабого основания).

Рассмотрим каждую из предложенных пар веществ.

1) H₂SO₄ и KNO₃

Серная кислота ($H_2SO_4$) и нитрат калия ($KNO_3$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. Проверим продукты возможной реакции обмена:

$H_2SO_4 + 2KNO_3 \rightleftharpoons 2HNO_3 + K_2SO_4$

В результате реакции могли бы образоваться азотная кислота ($HNO_3$) и сульфат калия ($K_2SO_4$). Оба этих вещества являются сильными, хорошо растворимыми электролитами. Ни осадка, ни газа, ни слабого электролита не образуется. Следовательно, реакция практически не протекает, в растворе просто находятся ионы $H^+$, $SO_4^{2-}$, $K^+$ и $NO_3^-$.

Ответ: реакция невозможна.

2) NaOH и MgCl₂

Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание (щёлочь), и хлорид магния ($MgCl_2$) — растворимая соль. Оба вещества являются сильными электролитами. Напишем уравнение реакции обмена:

$2NaOH + MgCl_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

В результате реакции образуется гидроксид магния ($Mg(OH)_2$), который, согласно таблице растворимости, является нерастворимым веществом и выпадает в виде белого осадка. Образование осадка является движущей силой реакции, поэтому она протекает до конца. Сокращенное ионное уравнение выглядит так:

$Mg^{2+} + 2OH^- \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow$

Ответ: реакция возможна.

3) AlCl₃ и BaSO₄

Хлорид алюминия ($AlCl_3$) — это растворимая в воде соль. Однако сульфат бария ($BaSO_4$) — это нерастворимая соль (осадок). Реакции ионного обмена происходят между ионами в растворе. Поскольку $BaSO_4$ нерастворим, он практически не диссоциирует на ионы, и реакция обмена с раствором $AlCl_3$ не происходит.

Ответ: реакция невозможна.

4) Cu(NO₃)₂ и NaCl

Нитрат меди(II) ($Cu(NO_3)_2$) и хлорид натрия ($NaCl$) — это растворимые соли и сильные электролиты. Проверим продукты возможной реакции обмена:

$Cu(NO_3)_2 + 2NaCl \rightleftharpoons CuCl_2 + 2NaNO_3$

Все соли нитратов растворимы, поэтому нитрат натрия ($NaNO_3$) растворим. Хлорид меди(II) ($CuCl_2$) также является растворимой солью. Поскольку все исходные вещества и продукты реакции растворимы и являются сильными электролитами, никаких видимых изменений не произойдет. Реакция не идет до конца.

Ответ: реакция невозможна.