Страница 161 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. К неэлектролитам относят

1) азотную кислоту

2) углекислый газ

3) нитрат алюминия

4) гидроксид натрия

Решение:

Чтобы определить, какое из предложенных веществ является неэлектролитом, необходимо проанализировать их способность диссоциировать на ионы в водном растворе или расплаве.
Электролиты – это вещества (кислоты, основания, соли), которые при растворении в воде или в расплавленном состоянии распадаются на ионы (положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы), благодаря чему их растворы или расплавы проводят электрический ток.
Неэлектролиты – это вещества, которые в растворах или расплавах не диссоциируют на ионы и, соответственно, не проводят электрический ток. К ним относятся многие органические соединения (например, сахара, спирты) и неорганические вещества с ковалентными связями, которые не ионизируются в воде (например, оксиды неметаллов, простые вещества-неметаллы).

Рассмотрим каждый вариант:

1) азотную кислоту
Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой. В водном растворе она практически полностью диссоциирует на ион водорода (катион) и нитрат-ион (анион):
$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$
Наличие свободных ионов в растворе делает его проводником электрического тока. Следовательно, азотная кислота является сильным электролитом.

2) углекислый газ
Углекислый газ, или диоксид углерода ($CO_2$), является оксидом неметалла. Это молекулярное соединение с ковалентными полярными связями. При растворении в воде $CO_2$ сам по себе на ионы не распадается. Он может обратимо реагировать с водой, образуя очень слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$), которая диссоциирует в крайне незначительной степени. Поэтому раствор углекислого газа практически не проводит электрический ток, и углекислый газ классифицируется как неэлектролит.

3) нитрат алюминия
Нитрат алюминия ($Al(NO_3)_3$) представляет собой растворимую соль. Соли с ионным типом связи при растворении в воде полностью диссоциируют на ионы. В данном случае образуются катионы алюминия и нитрат-анионы:
$Al(NO_3)_3 \rightarrow Al^{3+} + 3NO_3^-$
Раствор содержит большое количество свободных ионов и является хорошим проводником тока. Нитрат алюминия – сильный электролит.

4) гидроксид натрия
Гидроксид натрия ($NaOH$) является сильным основанием (щёлочью). Это ионное соединение, которое в водном растворе полностью диссоциирует на катионы натрия и гидроксид-анионы:
$NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$
Высокая концентрация ионов в растворе обуславливает его хорошую электропроводность. Гидроксид натрия – сильный электролит.

Исходя из анализа, единственным веществом из предложенного списка, которое относится к неэлектролитам, является углекислый газ.

Ответ: 2

2.Даны вещества

А) $HCl$ Б) $KOH$ В) $H_2S$ Г) $CaCl_2$ Д) $NH_3 \cdot H_2O$

К сильным электролитам относят

1) АД 2) БВ 3) АБГ 4) ГД

К сильным электролитам относят

Решение

Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток за счет диссоциации на ионы. По степени диссоциации электролиты делят на сильные и слабые.

Сильные электролиты — это вещества, которые при растворении в воде практически полностью распадаются (диссоциируют) на ионы. К сильным электролитам относятся:

1. Сильные кислоты (например, $HCl$, $HBr$, $HI$, $HNO_3$, $H_2SO_4$, $HClO_4$).
2. Сильные основания, то есть гидроксиды щелочных металлов (группа IA, например, $NaOH$, $KOH$) и щёлочноземельных металлов (группа IIA, например, $Ca(OH)_2$, $Ba(OH)_2$).
3. Большинство растворимых солей.

Слабые электролиты диссоциируют в водном растворе лишь частично.

Проанализируем каждое вещество из списка:

А) $HCl$ (соляная кислота) — является сильной кислотой, следовательно, это сильный электролит.

Б) $KOH$ (гидроксид калия) — гидроксид щелочного металла, является сильным основанием (щёлочью), следовательно, это сильный электролит.

В) $H_2S$ (сероводородная кислота) — является слабой кислотой, следовательно, это слабый электролит.

Г) $CaCl_2$ (хлорид кальция) — это растворимая в воде соль, образованная сильным основанием $Ca(OH)_2$ и сильной кислотой $HCl$. Растворимые соли являются сильными электролитами.

Д) $NH_3 \cdot H_2O$ (гидрат аммиака, или гидроксид аммония) — является слабым основанием, следовательно, это слабый электролит.

Таким образом, к сильным электролитам относятся вещества А, Б и Г. Эта комбинация представлена в варианте ответа под номером 3.

Ответ: 3

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

1) к кислотам

2) к солям

3) к оксидам

4) к основаниям

Данный вопрос относится к теории электролитической диссоциации, которая классифицирует вещества на основании ионов, образующихся при их растворении в воде.

1) к кислотам

Согласно определению, кислотами являются электролиты, которые при диссоциации в водном растворе в качестве катионов образуют только ионы водорода $H^+$. Это определение точно соответствует условию вопроса.
Например, при диссоциации соляной кислоты ($HCl$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) образуются катионы водорода:
$HCl \rightleftharpoons H^+ + Cl^-$
$H_2SO_4 \rightleftharpoons 2H^+ + SO_4^{2-}$
В обоих случаях единственным типом катионов являются ионы $H^+$.

2) к солям

Соли – это электролиты, которые при диссоциации в воде образуют катионы металла (или катион аммония $NH_4^+$) и анионы кислотного остатка.
Например, диссоциация хлорида натрия ($NaCl$):
$NaCl \rightleftharpoons Na^+ + Cl^-$
Здесь в качестве катиона образуется ион натрия $Na^+$, а не ион водорода. Следовательно, этот вариант не подходит.

3) к оксидам

Оксиды – это соединения элементов с кислородом. Большинство из них не диссоциируют в воде напрямую. Некоторые (кислотные и основные) могут реагировать с водой, образуя кислоты или основания, которые затем диссоциируют. Сами по себе оксиды не распадаются на ионы в воде с образованием катионов $H^+$. Например, оксид кальция ($CaO$) реагирует с водой с образованием основания: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$. Этот вариант не подходит.

4) к основаниям

Основаниями, согласно теории электролитической диссоциации, являются электролиты, которые при диссоциации в воде в качестве анионов образуют только гидроксид-ионы $OH^-$. Катионами в этом случае выступают ионы металла (или катион аммония $NH_4^+$).
Например, диссоциация гидроксида натрия ($NaOH$):
$NaOH \rightleftharpoons Na^+ + OH^-$
Здесь образуются катионы натрия $Na^+$, а не водорода. Этот вариант не подходит.

Таким образом, вещества, диссоциирующие в водном растворе с образованием только катионов водорода $H^+$, относятся к классу кислот.

Ответ: 1

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

1) $K_2SO_4$

2) $H_2S$

3) $Na_2SO_3$

4) $Li_2CO_3$

Вопрос заключается в том, чтобы определить, какое из предложенных веществ при растворении в воде образует сульфат-ионы. Сульфат-ион — это кислотный остаток серной кислоты, имеющий формулу $SO_4^{2-}$. Рассмотрим каждый из вариантов.

1) $K_2SO_4$
Это вещество называется сульфат калия. Сульфаты — это соли серной кислоты, которые в водных растворах диссоциируют (распадаются на ионы). Процесс диссоциации сульфата калия выглядит следующим образом: $K_2SO_4 \leftrightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$ В результате в растворе образуются катионы калия ($K^+$) и сульфат-анионы ($SO_4^{2-}$). Этот вариант подходит.

2) $H_2S$
Это сероводород. При растворении в воде образует слабую сероводородную кислоту. Её диссоциация происходит в две ступени с образованием гидросульфид-ионов ($HS^-$) и сульфид-ионов ($S^{2-}$), но не сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$).

3) $Na_2SO_3$
Это вещество — сульфит натрия, соль сернистой кислоты. При растворении в воде оно диссоциирует на катионы натрия ($Na^+$) и сульфит-анионы ($SO_3^{2-}$). Сульфит-ион ($SO_3^{2-}$) не является сульфат-ионом ($SO_4^{2-}$), они отличаются количеством атомов кислорода.

4) $Li_2CO_3$
Это карбонат лития, соль угольной кислоты. При диссоциации в воде образует катионы лития ($Li^+$) и карбонат-анионы ($CO_3^{2-}$). В составе этого аниона нет атомов серы.

Таким образом, единственным веществом, в растворе которого содержатся сульфат-ионы, является сульфат калия.
Ответ: 1

5. Наибольшее число анионов образуется при полной диссоциации 1 моль вещества, формула которого

1) $Mg(NO_3)_2$

2) $Li_2CO_3$

3) $AlCl_3$

4) $K_3PO_4$

Для того чтобы определить, какое вещество образует наибольшее число анионов при полной диссоциации, необходимо написать уравнения электролитической диссоциации для каждого из предложенных веществ и подсчитать количество моль анионов, образующихся из 1 моль каждого вещества. Анионы – это отрицательно заряженные ионы.

1) Mg(NO₃)₂. Нитрат магния при полной диссоциации распадается на ионы по следующему уравнению:
$Mg(NO_3)_2 \rightarrow Mg^{2+} + 2NO_3^-$
Из 1 моль нитрата магния образуется 2 моль нитрат-анионов ($NO_3^-$).
Ответ: 2 моль анионов.

2) Li₂CO₃. Карбонат лития при полной диссоциации распадается на ионы по следующему уравнению:
$Li_2CO_3 \rightarrow 2Li^+ + CO_3^{2-}$
Из 1 моль карбоната лития образуется 1 моль карбонат-анионов ($CO_3^{2-}$).
Ответ: 1 моль анионов.

3) AlCl₃. Хлорид алюминия при полной диссоциации распадается на ионы по следующему уравнению:
$AlCl_3 \rightarrow Al^{3+} + 3Cl^-$
Из 1 моль хлорида алюминия образуется 3 моль хлорид-анионов ($Cl^-$).
Ответ: 3 моль анионов.

4) K₃PO₄. Фосфат калия при полной диссоциации распадается на ионы по следующему уравнению:
$K_3PO_4 \rightarrow 3K^+ + PO_4^{3-}$
Из 1 моль фосфата калия образуется 1 моль фосфат-анионов ($PO_4^{3-}$).
Ответ: 1 моль анионов.

Сравнивая количество моль анионов, образующихся при диссоциации каждого вещества (2, 1, 3 и 1 соответственно), мы видим, что наибольшее число анионов (3 моль) образуется при диссоциации хлорида алюминия.

Ответ: 3

6. Реакция ионного обмена возможна между веществами, формулы которых

1) $K_2CO_3$ и $NaNO_3$

2) $NaCl$ и $H_2SO_4$

3) $H_2SO_4$ и $BaCl_2$

4) $HNO_3$ и $CaSO_4$

Реакция ионного обмена в растворе протекает до конца, то есть является возможной, если в результате взаимодействия ионов образуется одно из следующих веществ:

• нерастворимое или малорастворимое вещество (выпадает осадок);
• газообразное вещество (выделяется газ);
• слабый электролит (например, вода $H_2O$, слабая кислота или слабое основание).

Рассмотрим каждую предложенную пару реагентов:

1) K₂CO₃ и NaNO₃

Карбонат калия ($K_2CO_3$) и нитрат натрия ($NaNO_3$) являются растворимыми солями. В результате их гипотетического взаимодействия в растворе должны были бы образоваться карбонат натрия ($Na_2CO_3$) и нитрат калия ($KNO_3$).

Уравнение реакции: $K_2CO_3 + 2NaNO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + 2KNO_3$.

Согласно таблице растворимости, все исходные вещества и продукты реакции являются хорошо растворимыми в воде. Ни осадок, ни газ, ни слабый электролит не образуются. Таким образом, реакция не имеет движущей силы и не протекает. В растворе просто находятся ионы $K^+$, $Na^+$, $CO_3^{2-}$, $NO_3^-$.

Ответ: реакция невозможна.

2) NaCl и H₂SO₄

Хлорид натрия ($NaCl$) — растворимая соль, а серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Продуктами их обмена в растворе были бы сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и соляная кислота ($HCl$).

Уравнение реакции: $2NaCl + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2HCl$.

Оба продукта реакции — сульфат натрия и соляная кислота — являются растворимыми веществами и сильными электролитами. Условия протекания реакции ионного обмена в водном растворе не выполняются. Реакция не идет.

Ответ: реакция в водном растворе невозможна.

3) H₂SO₄ и BaCl₂

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота, хлорид бария ($BaCl_2$) — растворимая соль. При их взаимодействии в растворе происходит обмен ионами $H^+$ на $Ba^{2+}$ и $SO_4^{2-}$ на $Cl^-$.

Молекулярное уравнение реакции: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$.

Один из продуктов реакции — сульфат бария ($BaSO_4$) — является нерастворимым в воде веществом (согласно таблице растворимости), которое выпадает в виде белого осадка. Образование осадка является достаточным условием для того, чтобы реакция ионного обмена протекала до конца.

Сокращенное ионное уравнение, показывающее суть процесса: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$.

Ответ: реакция возможна.

4) HNO₃ и CaSO₄

Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная кислота, а сульфат кальция ($CaSO_4$) — малорастворимая соль. Для протекания реакции ионного обмена, как правило, оба исходных вещества должны быть растворимы. Продуктами гипотетической реакции были бы нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$) и серная кислота ($H_2SO_4$).

Уравнение реакции: $2HNO_3 + CaSO_4 \rightleftharpoons Ca(NO_3)_2 + H_2SO_4$.

Продукты реакции ($Ca(NO_3)_2$ и $H_2SO_4$) являются растворимыми и сильными электролитами. Более того, исходное вещество ($CaSO_4$) менее растворимо, чем продукты. Следовательно, движущая сила для протекания реакции в прямом направлении отсутствует.

Ответ: реакция невозможна.

7. Сокращённое ионное уравнение $H^{+} + OH^{-} = H_2O$ соответствует взаимодействию веществ

1) хлорида кальция и гидроксида калия

2) серной кислоты и гидроксида натрия

3) кремниевой кислоты и гидроксида бария

4) азотной кислоты и гидроксида меди(II)

Сокращенное ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ описывает реакцию нейтрализации, которая протекает между сильной кислотой и сильным растворимым основанием (щелочью). Для того чтобы получить такое сокращенное ионное уравнение, оба исходных вещества (кислота и основание) должны быть сильными электролитами, то есть практически полностью диссоциировать на ионы в водном растворе, а также быть растворимыми в воде. Проанализируем предложенные варианты.

1) хлорида кальция и гидроксида калия
Хлорид кальция ($CaCl_2$) — это растворимая соль, а не кислота. Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щелочь). Между ними не протекает реакция нейтрализации кислота-основание. Происходит реакция ионного обмена с образованием малорастворимого гидроксида кальция:
Молекулярное уравнение: $CaCl_2 + 2KOH \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + 2KCl$
Сокращенное ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2OH^- \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow$
Данный вариант не подходит.

2) серной кислоты и гидроксида натрия
Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное, растворимое основание (щелочь). Оба вещества являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде.
Молекулярное уравнение реакции: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
Полное ионное уравнение: $2H^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$
Ионы $Na^+$ и $SO_4^{2-}$ являются "ионами-наблюдателями" и сокращаются.
Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + 2OH^- \rightarrow 2H_2O$. После деления всех коэффициентов на 2, получаем: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$.
Данный вариант полностью соответствует условию задачи.

3) кремниевой кислоты и гидроксида бария
Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) — очень слабая и нерастворимая в воде кислота. Гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) — сильное основание. Поскольку кремниевая кислота является нерастворимым и слабым электролитом, в ионных уравнениях ее формула записывается в молекулярном виде.
Молекулярное уравнение: $H_2SiO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSiO_3\downarrow + 2H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $H_2SiO_3\downarrow + Ba^{2+} + 2OH^- \rightarrow BaSiO_3\downarrow + 2H_2O$
Данный вариант не подходит.

4) азотной кислоты и гидроксида меди(II)
Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная кислота. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — слабое, нерастворимое в воде основание. Поскольку гидроксид меди(II) является нерастворимым и слабым электролитом, его формула в ионных уравнениях записывается в молекулярном виде.
Молекулярное уравнение: $2HNO_3 + Cu(OH)_2 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + Cu(OH)_2\downarrow \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$
Данный вариант не подходит.

Ответ: 2