Страница 162 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Одновременно могут находиться в растворе ионы

1) $H^+$ и $OH^-$

2) $K^+$ и $SO_4^{2-}$

3) $Fe^{2+}$ и $OH^-$

4) $Ag^+$ и $PO_4^{3-}$

Для того чтобы ионы могли одновременно находиться в растворе, они не должны вступать в реакцию друг с другом с образованием нерастворимого вещества (осадка), газа или слабого электролита (например, воды). Проанализируем каждую из предложенных пар ионов.

1) H⁺ и OH⁻

Катионы водорода $H^+$ и гидроксид-анионы $OH^-$ при совместном нахождении в растворе вступают в реакцию нейтрализации, в результате которой образуется вода, являющаяся очень слабым электролитом.
Уравнение реакции: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$.
Поскольку ионы связываются в молекулы воды, они не могут сосуществовать в растворе в значительных количествах.
Ответ: не могут.

2) K⁺ и SO₄²⁻

Катионы калия $K^+$ и сульфат-анионы $SO_4^{2-}$ могут образовывать соль — сульфат калия $K_2SO_4$. Согласно таблице растворимости, эта соль является хорошо растворимой в воде. Это означает, что в водном растворе сульфат калия полностью диссоциирует на ионы $K^+$ и $SO_4^{2-}$, которые не взаимодействуют друг с другом.
Ответ: могут.

3) Fe²⁺ и OH⁻

Катионы железа(II) $Fe^{2+}$ и гидроксид-анионы $OH^-$ при взаимодействии образуют гидроксид железа(II) $Fe(OH)_2$. Это вещество является нерастворимым в воде и выпадает в виде осадка.
Уравнение реакции: $Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$.
Так как образуется осадок, эти ионы не могут одновременно находиться в растворе.
Ответ: не могут.

4) Ag⁺ и PO₄³⁻

Катионы серебра $Ag^+$ и фосфат-анионы $PO_4^{3-}$ взаимодействуют с образованием фосфата серебра $Ag_3PO_4$. Эта соль нерастворима в воде и выпадает в виде осадка жёлтого цвета.
Уравнение реакции: $3Ag^+ + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow$.
Вследствие образования осадка, данные ионы не могут сосуществовать в растворе.
Ответ: не могут.

9. Верны ли следующие суждения о гидролизе солей?

А. Гидролиз солей необратим, если хотя бы один из продуктов гидролиза удаляется из зоны реакции в виде осадка или газа.

Б. Водные растворы солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой, имеют нейтральную среду.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Проанализируем последовательно оба суждения.

А. Это суждение касается необратимости гидролиза. Гидролиз является, как правило, обратимой реакцией, устанавливающей равновесие. Однако, согласно принципу Ле Шателье, удаление одного из продуктов из зоны реакции смещает равновесие в сторону его образования. Если продукт гидролиза является нерастворимым веществом (осадком) или газом, он покидает реакционную среду, что заставляет реакцию протекать до конца. Такой гидролиз называют полным или необратимым. Пример — гидролиз сульфида алюминия:

$Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Оба продукта покидают раствор, поэтому реакция идет необратимо. Следовательно, суждение А верно.

Б. Это суждение о среде раствора солей, образованных сильными кислотами и сильными основаниями. Такие соли (например, $NaCl$, $KNO_3$) диссоциируют в воде на ионы, которые не вступают в реакцию гидролиза. Катион сильного основания (как $Na^+$) и анион сильной кислоты (как $Cl^-$) не взаимодействуют с водой с образованием $H^+$ или $OH^-$. В результате в растворе сохраняется равенство концентраций ионов $H^+$ и $OH^-$, характерное для чистой воды. Это означает, что среда раствора является нейтральной ($pH=7$). Следовательно, суждение Б верно.

Так как оба суждения (А и Б) являются верными, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3

10. Гидролизу и по катиону, и по аниону подвергаются в растворе обе соли, формулы которых

1) $Al_2(CO_3)_3$ и $MgCl_2$

2) $Na_3PO_4$ и $K_2S$

3) $Ca(NO_3)_2$ и $ZnCl_2$

4) $NH_4NO_2$ и $Al_2S_3$

Гидролиз соли одновременно по катиону и по аниону происходит в том случае, если соль образована ионами от слабого основания и слабой кислоты. В этом случае и катион, и анион соли взаимодействуют с водой. Проанализируем предложенные в вариантах ответа пары солей.

1) Al₂(CO₃)₃ и MgCl₂

Соль $Al_2(CO_3)_3$ (карбонат алюминия) образована катионом $Al^{3+}$ от слабого основания $Al(OH)_3$ и анионом $CO_3^{2-}$ от слабой угольной кислоты $H_2CO_3$. Следовательно, эта соль подвергается гидролизу по обоим ионам. Более того, гидролиз является полным и необратимым, так как в результате образуются нерастворимый гидроксид и неустойчивая кислота: $Al_2(CO_3)_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2CO_3 (3H_2O + 3CO_2\uparrow)$

Соль $MgCl_2$ (хлорид магния) образована катионом $Mg^{2+}$ от слабого основания $Mg(OH)_2$ и анионом $Cl^{-}$ от сильной соляной кислоты $HCl$. Гидролиз этой соли протекает только по катиону: $Mg^{2+} + H_2O \rightleftharpoons MgOH^{+} + H^{+}$

Ответ: данный вариант не является правильным, так как условию задачи (гидролиз по катиону и аниону) соответствует только одна соль из пары.

2) Na₃PO₄ и K₂S

Соль $Na_3PO_4$ (фосфат натрия) образована катионом $Na^{+}$ от сильного основания $NaOH$ и анионом $PO_4^{3-}$ от слабой фосфорной кислоты $H_3PO_4$. Гидролиз протекает только по аниону: $PO_4^{3-} + H_2O \rightleftharpoons HPO_4^{2-} + OH^{-}$

Соль $K_2S$ (сульфид калия) образована катионом $K^{+}$ от сильного основания $KOH$ и анионом $S^{2-}$ от слабой сероводородной кислоты $H_2S$. Гидролиз также протекает только по аниону: $S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^{-} + OH^{-}$

Ответ: данный вариант не является правильным, так как обе соли гидролизуются только по аниону.

3) Ca(NO₃)₂ и ZnCl₂

Соль $Ca(NO_3)_2$ (нитрат кальция) образована катионом $Ca^{2+}$ от сильного основания $Ca(OH)_2$ и анионом $NO_3^{-}$ от сильной азотной кислоты $HNO_3$. Эта соль гидролизу не подвергается, так как образована сильным основанием и сильной кислотой.

Соль $ZnCl_2$ (хлорид цинка) образована катионом $Zn^{2+}$ от слабого основания $Zn(OH)_2$ и анионом $Cl^{-}$ от сильной соляной кислоты $HCl$. Гидролиз протекает только по катиону: $Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^{+} + H^{+}$

Ответ: данный вариант не является правильным, так как ни одна из солей в паре не подвергается гидролизу одновременно по катиону и по аниону.

4) NH₄NO₂ и Al₂S₃

Соль $NH_4NO_2$ (нитрит аммония) образована катионом $NH_4^{+}$ от слабого основания $NH_3 \cdot H_2O$ и анионом $NO_2^{-}$ от слабой азотистой кислоты $HNO_2$. Следовательно, эта соль подвергается гидролизу и по катиону, и по аниону: $NH_4^{+} + NO_2^{-} + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + HNO_2$

Соль $Al_2S_3$ (сульфид алюминия) образована катионом $Al^{3+}$ от слабого основания $Al(OH)_3$ и анионом $S^{2-}$ от слабой сероводородной кислоты $H_2S$. Эта соль также подвергается полному и необратимому гидролизу по обоим ионам: $Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Ответ: данный вариант является правильным, так как обе соли образованы слабыми основаниями и слабыми кислотами и, следовательно, обе подвергаются гидролизу и по катиону, и по аниону.

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

1) $K_3PO_4$ и $Ca(OH)_2$

2) $H_2SO_4$ и $KOH$

3) $NH_4Cl$ и $Ca(OH)_2$

4) $AgNO_3$ и $NaCl$

5) $CuCl_2$ и $HNO_3$

Решение

Для определения, в какой из реакций образуется осадок, необходимо проанализировать продукты взаимодействия каждой пары веществ. Реакция ионного обмена в растворе протекает до конца, если один из продуктов является нерастворимым веществом (осадок), газообразным веществом или слабым электролитом (например, водой). Для определения растворимости продуктов воспользуемся таблицей растворимости.

Взаимодействие фосфата калия ($K_3PO_4$) и гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Это реакция обмена между солью и основанием.

Молекулярное уравнение реакции:

$2K_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6KOH$

Продукт реакции, фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$), согласно таблице растворимости, является нерастворимым. Следовательно, он выпадает в осадок. Другой продукт, гидроксид калия ($KOH$), является растворимым.

Сокращенное ионное уравнение, показывающее образование осадка:

$3Ca^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow$

Ответ: образуется осадок.

Взаимодействие серной кислоты ($H_2SO_4$) и гидроксида калия ($KOH$). Это реакция нейтрализации.

Молекулярное уравнение реакции:

$H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

Продукты реакции — сульфат калия ($K_2SO_4$), который является растворимой солью, и вода ($H_2O$), которая является слабым электролитом, но не осадком. Таким образом, осадок не образуется.

Ответ: осадок не образуется.

Взаимодействие хлорида аммония ($NH_4Cl$) и гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Это качественная реакция на ион аммония.

Молекулярное уравнение реакции:

$2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

В результате реакции образуется растворимая соль хлорид кальция ($CaCl_2$), газообразный аммиак ($NH_3$) с резким запахом и вода. Осадок не образуется.

Ответ: осадок не образуется, выделяется газ.

Взаимодействие нитрата серебра ($AgNO_3$) и хлорида натрия ($NaCl$). Это реакция обмена между двумя растворимыми солями.

Молекулярное уравнение реакции:

$AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

Продукт реакции, хлорид серебра ($AgCl$), согласно таблице растворимости, является нерастворимым веществом и выпадает в виде белого творожистого осадка. Нитрат натрия ($NaNO_3$) — растворимая соль.

Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: образуется осадок.

Взаимодействие хлорида меди(II) ($CuCl_2$) и азотной кислоты ($HNO_3$). Это реакция обмена между солью и сильной кислотой.

Предполагаемое уравнение реакции:

$CuCl_2 + 2HNO_3 \leftrightarrow Cu(NO_3)_2 + 2HCl$

Все вещества в этой системе (исходные и предполагаемые продукты) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. Реакция обмена не идет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. Осадок не образуется.

Ответ: осадок не образуется.

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

РЕАГЕНТЫ

СОКРАЩЁННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ

A) $\text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow$

Б) $\text{K}_2\text{SO}_3 + \text{HNO}_3 \rightarrow$

В) $\text{CaCl}_2 + \text{K}_3\text{PO}_4 \rightarrow$

1) $2\text{H}^+ + \text{SO}_3^{2-} = \text{SO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$

2) $\text{H}^+ + \text{OH}^- = \text{H}_2\text{O}$

3) $\text{K}_2\text{SO}_3 + 2\text{H}^+ = \text{SO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O} + 2\text{K}^+$

4) $\text{Ca(OH)}_2 + 2\text{H}^+ = \text{Ca}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}$

5) $3\text{Ca}^{2+} + 2\text{PO}_4^{3-} = \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2$

А) Взаимодействие гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ с серной кислотой $H_2SO_4$ является реакцией нейтрализации. Гидроксид кальция — малорастворимое основание, поэтому в ионных уравнениях его часто записывают в молекулярной форме. Серная кислота — сильная кислота, полностью диссоциирует на ионы. Молекулярное уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2H_2O$. Поскольку и гидроксид кальция, и сульфат кальция являются малорастворимыми, составление сокращенного ионного уравнения неоднозначно. Однако в учебной практике часто рассматривают реакцию растворения нерастворимого основания в кислоте. Для этого запишем полное ионное уравнение, считая $Ca(OH)_2$ недиссоциированным, а продукт $CaSO_4$ — диссоциированным (для выявления сути процесса): $Ca(OH)_2 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Ca^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$. Сократив ионы-наблюдатели $SO_4^{2-}$, получим сокращенное ионное уравнение: $Ca(OH)_2 + 2H^+ = Ca^{2+} + 2H_2O$. Данное уравнение соответствует варианту 4. Ответ: 4.

Б) Взаимодействие сульфита калия $K_2SO_3$ (соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой) с сильной азотной кислотой $HNO_3$. В результате реакции обмена сильная кислота вытесняет слабую ($H_2SO_3$) из её соли. Сернистая кислота неустойчива и сразу разлагается на сернистый газ $SO_2$ и воду $H_2O$. Молекулярное уравнение: $K_2SO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + SO_2\uparrow + H_2O$. Полное ионное уравнение (все соли и сильная кислота диссоциируют): $2K^+ + SO_3^{2-} + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow 2K^+ + 2NO_3^- + SO_2\uparrow + H_2O$. Ионы $K^+$ и $NO_3^-$ являются наблюдателями и сокращаются. Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + SO_3^{2-} = SO_2\uparrow + H_2O$. Данное уравнение соответствует варианту 1. Ответ: 1.

В) Взаимодействие хлорида кальция $CaCl_2$ и фосфата калия $K_3PO_4$. Это реакция ионного обмена между двумя растворимыми солями, которая приводит к образованию нерастворимого осадка — фосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$. Молекулярное уравнение: $3CaCl_2 + 2K_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6KCl$. Полное ионное уравнение (растворимые соли диссоциируют, осадок — нет): $3Ca^{2+} + 6Cl^- + 6K^+ + 2PO_4^{3-} \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6K^+ + 6Cl^-$. Ионы $K^+$ и $Cl^-$ являются наблюдателями и сокращаются. Сокращенное ионное уравнение: $3Ca^{2+} + 2PO_4^{3-} = Ca_3(PO_4)_2$. Данное уравнение соответствует варианту 5. Ответ: 5.