Страница 160 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Вода образуется при взаимодействии водных растворов веществ, формулы которых

1) $H_3PO_4$ и $KOH$

2) $HNO_3$ и $Na_2SO_4$

3) $HCl$ и $Ca(OH)_2$

4) $BaCl_2$ и $HBr$

5) $AlCl_3$ и $LiNO_3$

Решение

Для того чтобы в результате реакции между водными растворами двух веществ образовывалась вода, необходимо, чтобы реакция являлась реакцией нейтрализации, то есть взаимодействием кислоты с основанием. Проанализируем каждую из предложенных пар веществ.

1) $H_3PO_4$ и $KOH$

Ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$) является кислотой, а гидроксид калия ($KOH$) — сильным основанием (щёлочью). Их взаимодействие является реакцией нейтрализации, в результате которой образуется соль (фосфат калия) и вода. Уравнение реакции:

$H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$

В данной реакции вода образуется.

2) $HNO_3$ и $Na_2SO_4$

Азотная кислота ($HNO_3$) — это сильная кислота, а сульфат натрия ($Na_2SO_4$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$). Реакция ионного обмена между ними не идёт, так как в результате не образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода). Все вещества в растворе остаются в виде ионов ($H^+$, $NO_3^−$, $Na^+$, $SO_4^{2−}$).

В данной реакции вода не образуется.

3) $HCl$ и $Ca(OH)_2$

Соляная кислота ($HCl$) является сильной кислотой, а гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — основанием. Их взаимодействие — это реакция нейтрализации, приводящая к образованию соли (хлорида кальция) и воды. Уравнение реакции:

$2HCl + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$

В данной реакции вода образуется.

4) $BaCl_2$ и $HBr$

Хлорид бария ($BaCl_2$) — это соль, а бромоводородная кислота ($HBr$) — сильная кислота. Между солью и кислотой реакция обмена возможна, если образуется осадок или более слабая/летучая кислота. В данном случае все возможные продукты ($BaBr_2$ и $HCl$) растворимы и являются сильными электролитами, поэтому реакция не протекает.

В данной реакции вода не образуется.

5) $AlCl_3$ и $LiNO_3$

Хлорид алюминия ($AlCl_3$) и нитрат лития ($LiNO_3$) — это две растворимые соли. Реакция ионного обмена между ними не идёт, так как все возможные продукты ($Al(NO_3)_3$ и $LiCl$) также хорошо растворимы в воде.

В данной реакции вода не образуется.

Таким образом, вода образуется при взаимодействии веществ в парах, указанных в пунктах 1 и 3, так как в обоих случаях происходит реакция нейтрализации между кислотой и основанием.

Ответ: вода образуется в реакциях, представленных в пунктах 1 и 3.

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

РЕАГЕНТЫ

СОКРАЩЁННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ

А) $FeSO_4 + NaOH \rightarrow$

Б) $Mg(OH)_2 + HCl \rightarrow$

В) $BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow$

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

2) $Fe^{3+} + 3OH^{-} = Fe(OH)_3$

3) $Mg(OH)_2 + 2H^{+} = Mg^{2+} + 2H_2O$

4) $Fe^{2+} + 2OH^{-} = Fe(OH)_2$

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

Для того чтобы установить соответствие, необходимо для каждой пары реагентов составить молекулярное, полное ионное и сокращённое ионное уравнения реакции.

А) $FeSO_4 + NaOH \rightarrow$

Это реакция ионного обмена между растворимой солью сульфатом железа(II) и щёлочью гидроксидом натрия. В результате реакции образуется нерастворимый осадок гидроксида железа(II) и растворимая соль сульфат натрия.

1. Молекулярное уравнение:

$FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

2. Полное ионное уравнение. Запишем все сильные электролиты (растворимые соли, сильные кислоты и щёлочи) в виде ионов, а нерастворимые вещества, слабые электролиты и газы — в молекулярном виде.

$Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^{+} + 2OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2Na^{+} + SO_4^{2-}$

3. Сокращённое ионное уравнение. Получаем его, исключив из полного ионного уравнения одинаковые ионы (ионы-наблюдатели), которые присутствуют в левой и правой частях. В данном случае это ионы $Na^{+}$ и $SO_4^{2-}$.

$Fe^{2+} + 2OH^{-} = Fe(OH)_2$

Это уравнение соответствует варианту 4.

Ответ: 4

Б) $Mg(OH)_2 + HCl \rightarrow$

Это реакция нейтрализации между нерастворимым основанием гидроксидом магния и сильной соляной кислотой. В результате образуется растворимая соль хлорид магния и вода.

1. Молекулярное уравнение:

$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$

2. Полное ионное уравнение. Гидроксид магния $Mg(OH)_2$ — нерастворимое вещество, поэтому его записываем в молекулярной форме. Соляная кислота $HCl$ — сильный электролит, хлорид магния $MgCl_2$ — растворимая соль, вода $H_2O$ — слабый электролит.

$Mg(OH)_2 + 2H^{+} + 2Cl^{-} \rightarrow Mg^{2+} + 2Cl^{-} + 2H_2O$

3. Сокращённое ионное уравнение. Исключаем ионы-наблюдатели $Cl^{-}$.

$Mg(OH)_2 + 2H^{+} = Mg^{2+} + 2H_2O$

Это уравнение соответствует варианту 3.

Ответ: 3

В) $BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow$

Это реакция ионного обмена между растворимой солью хлоридом бария и сильной серной кислотой. В результате реакции образуется нерастворимый осадок сульфата бария и сильная соляная кислота.

1. Молекулярное уравнение:

$BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

2. Полное ионное уравнение. Все исходные вещества и соляная кислота являются сильными электролитами. Сульфат бария $BaSO_4$ — нерастворимый осадок.

$Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2H^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H^{+} + 2Cl^{-}$

3. Сокращённое ионное уравнение. Исключаем ионы-наблюдатели $H^{+}$ и $Cl^{-}$.

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

Это уравнение соответствует варианту 1.

Ответ: 1

13. Изучите рисунок и придумайте подрисуночную подпись.

Растворение $NaCl$ в воде. Показаны ионы $Na^+$ и $Cl^-$ в кристаллической решетке и их гидратация полярными молекулами воды при переходе в раствор.

На рисунке схематически изображен процесс растворения ионного кристалла (на примере хлорида натрия, $NaCl$) в полярном растворителе (например, в воде).

Слева показана часть кристаллической решетки хлорида натрия. Она состоит из чередующихся положительно заряженных ионов натрия ($Na^+$) и отрицательно заряженных хлорид-ионов ($Cl^−$). Эти ионы прочно связаны друг с другом силами электростатического притяжения, образуя ионную связь.

Овальные частицы с полюсами «+» и «−» представляют собой дипольные молекулы полярного растворителя (например, молекулы воды $H_2O$). В таких молекулах электрический заряд распределен неравномерно, образуя два полюса: положительный и отрицательный.

Процесс, показанный стрелкой, иллюстрирует взаимодействие молекул растворителя с ионами на поверхности кристалла. Молекулы-диполи ориентируются вокруг ионов кристалла в соответствии с их зарядом:

• Отрицательные полюса молекул растворителя притягиваются к положительным ионам натрия ($Na^+$).
• Положительные полюса молекул растворителя притягиваются к отрицательным хлорид-ионам ($Cl^−$).

Справа показан конечный результат этого взаимодействия. Совместное действие нескольких молекул растворителя создает силу притяжения, достаточную для того, чтобы преодолеть ионные связи в кристалле и "вырвать" ион из решетки. После перехода в раствор каждый ион окружается упорядоченным слоем молекул растворителя, образуя так называемую гидратную (или сольватную) оболочку. Ионы в такой оболочке называются гидратированными (сольватированными). Этот процесс, называемый электролитической диссоциацией, приводит к разрушению кристаллической решетки и растворению вещества.

Ответ:

Подрисуночная подпись: Схематическое изображение процесса растворения ионного кристалла хлорида натрия ($NaCl$) в полярном растворителе. Дипольные молекулы растворителя (например, воды) взаимодействуют с ионами на поверхности кристалла, что приводит к разрушению кристаллической решетки и переходу гидратированных ионов ($Na^+$ и $Cl^−$) в раствор.

14. В разных сферах деятельности человека, например в криминалистике, археологии, медицине, искусствоведении, атомной энергетике, мониторинге качества воды, используется химический анализ веществ. Качественный химический анализ основывается на проведении химических реакций, характерных для отдельных веществ или ионов. Напишите уравнение химической реакции, характерной для всех хлоридов (на примере хлорида кальция), в молекулярном и ионном виде.

Качественный химический анализ основан на проведении характерных химических реакций для определения конкретных веществ или ионов. Качественной реакцией на хлорид-ионы ($Cl^−$), то есть на все растворимые хлориды, является их взаимодействие с ионами серебра ($Ag^+$), в качестве источника которых обычно используют раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). Признаком реакции является выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$), нерастворимого в кислотах.

Решение

Запишем уравнение этой реакции на примере хлорида кальция ($CaCl_2$) в требуемых формах.

Молекулярный вид

Молекулярное уравнение реакции ионного обмена между растворами хлорида кальция и нитрата серебра: $CaCl_2 + 2AgNO_3 = 2AgCl\downarrow + Ca(NO_3)_2$

Ионный вид

Для записи уравнения в ионном виде следует представить сильные электролиты, растворенные в воде, в виде диссоциированных ионов.

Полное ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2Cl^{-} + 2Ag^{+} + 2NO_3^{-} = 2AgCl\downarrow + Ca^{2+} + 2NO_3^{-}$

Сократив ионы-наблюдатели ($Ca^{2+}$ и $NO_3^{-}$), которые присутствуют в левой и правой частях уравнения и не принимают участия в химическом превращении, получим сокращенное ионное уравнение. Оно и отражает суть реакции, характерной для всех хлорид-ионов.

Сокращенное ионное уравнение: $Ag^{+} + Cl^{-} = AgCl\downarrow$

Ответ: Уравнение химической реакции, характерной для всех хлоридов (на примере хлорида кальция), в молекулярном виде: $CaCl_2 + 2AgNO_3 = 2AgCl\downarrow + Ca(NO_3)_2$; в ионном виде (сокращенное ионное уравнение): $Ag^{+} + Cl^{-} = AgCl\downarrow$.