Страница 157 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Сокращённое ионное уравнение $2H^{+} + CO_3^{2-} = CO_2 \uparrow + H_2O$ соответствует взаимодействию

1) азотной кислоты с карбонатом кальция

2) кремниевой кислоты с карбонатом калия

3) соляной кислоты с карбонатом натрия

4) серной кислоты с оксидом углерода(IV)

Решение

Заданное сокращённое ионное уравнение $2H^{+} + CO_{3}^{2-} = CO_{2}\uparrow + H_{2}O$ описывает реакцию, в которой ионы водорода $H^{+}$ взаимодействуют с карбонат-ионами $CO_{3}^{2-}$. Это происходит, когда сильная кислота (которая в растворе диссоциирует на ионы $H^{+}$) реагирует с растворимым карбонатом (который диссоциирует на катион металла и карбонат-анион $CO_{3}^{2-}$). Продуктами реакции являются газообразный оксид углерода(IV) ($CO_2$) и вода ($H_2O$) — слабодиссоциирующее вещество.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) азотной кислоты с карбонатом кальция

Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой. Карбонат кальция ($CaCO_3$) — нерастворимая в воде соль. В ионных уравнениях нерастворимые вещества записываются в молекулярной форме.

Молекулярное уравнение: $2HNO_3 + CaCO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение: $2H^{+} + 2NO_{3}^{-} + CaCO_3 \rightarrow Ca^{2+} + 2NO_3^{-} + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение: $2H^{+} + CaCO_3 \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2\uparrow$

Полученное уравнение не соответствует заданному в условии.

2) кремниевой кислоты с карбонатом калия

Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) является слабой и нерастворимой кислотой. В ионных уравнениях она записывается в молекулярном виде. Следовательно, она не может быть источником ионов $H^{+}$ в том виде, как это представлено в заданном уравнении. Кроме того, угольная кислота ($H_2CO_3$) сильнее кремниевой, поэтому данная реакция в прямом направлении не протекает.

3) соляной кислоты с карбонатом натрия

Соляная кислота ($HCl$) — сильная, растворимая кислота. Карбонат натрия ($Na_2CO_3$) — растворимая в воде соль. Оба эти вещества в водном растворе полностью диссоциируют на ионы.

Молекулярное уравнение: $2HCl + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение: $2H^{+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + CO_3^{2-} \rightarrow 2Na^{+} + 2Cl^{-} + H_2O + CO_2\uparrow$

Исключив ионы-наблюдатели ($Na^{+}$ и $Cl^{-}$) из обеих частей уравнения, получаем сокращенное ионное уравнение:

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

Это уравнение в точности совпадает с заданным в условии.

4) серной кислоты с оксидом углерода(IV)

Серная кислота ($H_2SO_4$) — кислота, а оксид углерода(IV) ($CO_2$) — кислотный оксид. Реакция между кислотой и кислотным оксидом не происходит.

Ответ: 3

8. Одновременно могут находиться в растворе ионы

1) $Cu^{2+}$ и $OH^{-}$

2) $Ag^{+}$ и $Cl^{-}$

3) $Cu^{2+}$ и $NO_3^{-}$

4) $H^{+}$ и $SiO_3^{2-}$

Решение

Чтобы ионы могли одновременно находиться в растворе, они не должны вступать в реакцию ионного обмена с образованием нерастворимого вещества (осадка), газа или слабого электролита (например, воды). Для определения возможности совместного существования ионов в растворе необходимо обратиться к таблице растворимости солей, кислот и оснований в воде. Проанализируем каждую пару ионов.

1) $Cu^{2+}$ и $OH^{-}$
При взаимодействии катиона меди(II) $Cu^{2+}$ и гидроксид-аниона $OH^{-}$ образуется гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$. Согласно таблице растворимости, $Cu(OH)_2$ является нерастворимым основанием и выпадает в виде голубого осадка.
Краткое ионное уравнение реакции: $Cu^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$.
Поскольку в результате реакции образуется осадок, данные ионы не могут одновременно находиться в растворе в значительных концентрациях.
Ответ: не могут.

2) $Ag^{+}$ и $Cl^{-}$
При взаимодействии катиона серебра $Ag^{+}$ и хлорид-аниона $Cl^{-}$ образуется хлорид серебра $AgCl$. Согласно таблице растворимости, $AgCl$ — нерастворимая соль, которая выпадает в виде белого творожистого осадка.
Краткое ионное уравнение реакции: $Ag^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl \downarrow$.
Поскольку в результате реакции образуется осадок, данные ионы не могут одновременно находиться в растворе.
Ответ: не могут.

3) $Cu^{2+}$ и $NO_3^{-}$
Данные ионы образуют соль нитрат меди(II) $Cu(NO_3)_2$. Согласно правилам растворимости, все нитраты являются растворимыми в воде солями. Это означает, что при смешивании растворов, содержащих ионы $Cu^{2+}$ и $NO_3^{-}$, не происходит образования ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. Ионы остаются в растворе в диссоциированном виде.
Следовательно, эти ионы могут свободно сосуществовать в одном водном растворе.
Ответ: могут.

4) $H^{+}$ и $SiO_3^{2-}$
При взаимодействии катиона водорода $H^{+}$ (из сильной кислоты) и силикат-аниона $SiO_3^{2-}$ (из растворимого силиката) образуется кремниевая кислота $H_2SiO_3$. Кремниевая кислота является слабой и нерастворимой в воде кислотой, выпадающей в виде гелеобразного осадка.
Краткое ионное уравнение реакции: $2H^{+} + SiO_3^{2-} \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow$.
Поскольку в результате реакции образуется осадок, данные ионы не могут одновременно находиться в растворе.
Ответ: не могут.

9. Верны ли следующие суждения о гидролизе солей?

А. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, подвергаются гидролизу как по катиону, так и по аниону.

Б. Водные растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, имеют щелочную среду.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для того чтобы определить верность представленных суждений, необходимо проанализировать каждое из них с точки зрения теории гидролиза солей.

А. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, подвергаются гидролизу как по катиону, так и по аниону.

Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой, при растворении в воде диссоциирует на катион слабого основания и анион слабой кислоты. Например, ацетат аммония ($CH_3COONH_4$) диссоциирует на ионы $NH_4^+$ и $CH_3COO^-$.
Катион, происходящий от слабого основания (в данном случае $NH_4^+$ от $NH_3 \cdot H_2O$), вступает в реакцию с водой, что называется гидролизом по катиону:
$NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$
Анион, происходящий от слабой кислоты (в данном случае $CH_3COO^-$ от $CH_3COOH$), также вступает в реакцию с водой — это гидролиз по аниону:
$CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-$
Таким образом, гидролиз происходит одновременно и по катиону, и по аниону. Следовательно, утверждение А является верным.

Б. Водные растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, имеют щелочную среду.

Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, при растворении в воде диссоциирует на катион сильного основания и анион слабой кислоты. Например, карбонат натрия ($Na_2CO_3$), образованный сильным основанием $NaOH$ и слабой кислотой $H_2CO_3$.
При диссоциации образуются ионы $Na^+$ и $CO_3^{2-}$.
Катион сильного основания ($Na^+$) не взаимодействует с водой, то есть не гидролизуется.
Анион слабой кислоты ($CO_3^{2-}$) подвергается гидролизу:
$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$
В результате этой реакции в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$), что создает избыток щелочи и, соответственно, щелочную среду ($pH > 7$). Следовательно, утверждение Б также является верным.

Поскольку оба суждения (А и Б) верны, правильным вариантом ответа является 3.

Ответ: 3

10. Кислотную среду имеют водные растворы солей, формулы кото-

рых

1) $KCl$ и $Al_2(SO_4)_3$

2) $NaCl$ и $K_2S$

3) $NH_4NO_3$ и $FeCl_2$

4) $Li_2SO_4$ и $AlCl_3$

Решение

Кислотность водного раствора соли определяется гидролизом — взаимодействием ионов соли с водой. Среда раствора будет кислотной ($pH < 7$), если соль образована слабым основанием и сильной кислотой. В этом случае катион слабого основания будет вступать в реакцию с водой, образуя избыток ионов водорода $H^+$ (или ионов гидроксония $H_3O^+$). Проанализируем каждую пару солей:

KCl (хлорид калия) — это соль, образованная сильным основанием (гидроксид калия, $KOH$) и сильной кислотой (соляная кислота, $HCl$). Такие соли не подвергаются гидролизу, и их водные растворы имеют нейтральную среду ($pH \approx 7$).

Al₂(SO₄)₃ (сульфат алюминия) — это соль, образованная слабым основанием (гидроксид алюминия, $Al(OH)_3$) и сильной кислотой (серная кислота, $H_2SO_4$). В растворе происходит гидролиз по катиону $Al^{3+}$, что приводит к подкислению среды:

$Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons Al(OH)^{2+} + H^+$

Следовательно, в этой паре только одна соль создает кислотную среду.

NaCl (хлорид натрия) — соль сильного основания ($NaOH$) и сильной кислоты ($HCl$). Раствор нейтрален.

K₂S (сульфид калия) — соль сильного основания ($KOH$) и слабой кислоты (сероводородная кислота, $H_2S$). В растворе происходит гидролиз по аниону $S^{2-}$, что приводит к образованию щелочной среды:

$S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^{-} + OH^-$

Следовательно, в этой паре ни одна из солей не создает кислотную среду.

NH₄NO₃ (нитрат аммония) — соль слабого основания (гидроксид аммония, $NH_4OH$) и сильной кислоты (азотная кислота, $HNO_3$). Происходит гидролиз по катиону $NH_4^+$, среда раствора кислотная:

$NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$

FeCl₂ (хлорид железа(II)) — соль слабого основания (гидроксид железа(II), $Fe(OH)_2$) и сильной кислоты ($HCl$). Происходит гидролиз по катиону $Fe^{2+}$, среда раствора кислотная:

$Fe^{2+} + H_2O \rightleftharpoons FeOH^{+} + H^+$

Следовательно, в этой паре обе соли создают кислотную среду.

Li₂SO₄ (сульфат лития) — соль сильного основания (гидроксид лития, $LiOH$) и сильной кислоты ($H_2SO_4$). Раствор нейтрален.

AlCl₃ (хлорид алюминия) — соль слабого основания ($Al(OH)_3$) и сильной кислоты ($HCl$). Происходит гидролиз по катиону $Al^{3+}$, среда раствора кислотная:

$Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons Al(OH)^{2+} + H^+$

Следовательно, в этой паре только одна соль создает кислотную среду.

Таким образом, единственная пара, где водные растворы обеих солей имеют кислотную среду, — это нитрат аммония и хлорид железа(II).

Ответ: 3

11. Осадок образуется при взаимодействии веществ, формулы кото-

рых

1) $MgSO_4$ и $KOH$

2) $HNO_3$ и $Na_2CO_3$

3) $HCl$ и $Fe(OH)_2$

4) $CaO$ и $HNO_3$

5) $K_2CO_3$ и $Ca(NO_3)_2$

Для определения, образуется ли осадок при взаимодействии веществ, необходимо рассмотреть возможные продукты реакции и проверить их растворимость в воде с помощью таблицы растворимости. Осадок — это нерастворимое или малорастворимое соединение.

1) MgSO₄ и KOH

При взаимодействии сульфата магния и гидроксида калия происходит реакция ионного обмена:

$MgSO_4 + 2KOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

В результате реакции образуются гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) и сульфат калия ($K_2SO_4$). Согласно таблице растворимости, сульфат калия является растворимой солью, а гидроксид магния — нерастворимым основанием, которое выпадает в виде белого осадка.

Ответ: в данной реакции образуется осадок ($Mg(OH)_2$).

2) HNO₃ и Na₂CO₃

При взаимодействии азотной кислоты и карбоната натрия происходит реакция с выделением газа:

$2HNO_3 + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$

В результате образуются растворимая соль нитрат натрия ($NaNO_3$), вода ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$). Осадок в этой реакции не образуется.

Ответ: в данной реакции осадок не образуется.

3) HCl и Fe(OH)₂

При взаимодействии соляной кислоты и гидроксида железа(II) происходит реакция нейтрализации:

$2HCl + Fe(OH)_2 \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) сам по себе является нерастворимым веществом (осадком). В ходе реакции он растворяется, образуя растворимую соль хлорид железа(II) ($FeCl_2$) и воду. Таким образом, новый осадок не образуется, а исходный — растворяется.

Ответ: в данной реакции осадок не образуется.

4) CaO и HNO₃

При взаимодействии оксида кальция и азотной кислоты образуются соль и вода:

$CaO + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O$

В результате реакции образуется нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$), который является хорошо растворимой в воде солью, и вода. Осадок не образуется.

Ответ: в данной реакции осадок не образуется.

5) K₂CO₃ и Ca(NO₃)₂

При взаимодействии карбоната калия и нитрата кальция происходит реакция ионного обмена:

$K_2CO_3 + Ca(NO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KNO_3$

В результате реакции образуются карбонат кальция ($CaCO_3$) и нитрат калия ($KNO_3$). Согласно таблице растворимости, нитрат калия является растворимой солью, а карбонат кальция — нерастворимой солью, которая выпадает в виде белого осадка.

Ответ: в данной реакции образуется осадок ($CaCO_3$).