Страница 17 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Напишите уравнение качественной реакции на серную кислоту. Охарактеризуйте эту химическую реакцию по всем известным вам признакам.

Качественной реакцией на серную кислоту и её растворимые соли (сульфаты) является реакция с растворимыми солями бария (например, хлоридом бария $BaCl_2$ или нитратом бария $Ba(NO_3)_2$). Признаком реакции является выпадение белого мелкокристаллического осадка сульфата бария ($BaSO_4$), который не растворяется в воде и сильных кислотах.

Уравнение качественной реакции на серную кислоту

Взаимодействие серной кислоты с хлоридом бария можно выразить следующими уравнениями:

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение (показывает все ионы, присутствующие в растворе):

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

Сокращенное ионное уравнение (показывает только те частицы, которые непосредственно участвуют в реакции):

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

Характеристика химической реакции по всем известным признакам

1. По числу и составу реагентов и продуктов:

Это реакция обмена, так как два сложных вещества (кислота и соль) обмениваются своими составными частями (ионами).

2. По изменению степеней окисления:

Реакция не является окислительно-восстановительной, так как в ходе реакции ни один химический элемент не изменяет свою степень окисления.
Степени окисления: $H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} + Ba^{+2}Cl_2^{-1} \rightarrow Ba^{+2}S^{+6}O_4^{-2} + 2H^{+1}Cl^{-1}$.

3. По тепловому эффекту:

Реакция является экзотермической ($+Q$), так как образование прочной кристаллической решетки осадка $BaSO_4$ сопровождается выделением энергии в виде теплоты.

4. По направлению протекания:

Реакция практически необратимая, так как один из продуктов ($BaSO_4$) является нерастворимым веществом и выпадает в осадок, что смещает равновесие в сторону продуктов до полного завершения реакции.

5. По наличию катализатора:

Реакция некаталитическая, она протекает с высокой скоростью при обычных условиях без участия катализатора.

6. По фазовому состоянию (агрегатному состоянию веществ):

Реакция гетерогенная, так как она протекает между веществами в разных агрегатных состояниях: исходные вещества находятся в жидкой фазе (водный раствор), а один из продуктов образуется в твердой фазе (осадок).

7. По типу участвующих частиц:

Это ионная реакция, так как она происходит в растворе между ионами ($Ba^{2+}$ и $SO_4^{2-}$).

Ответ:

Уравнение качественной реакции на серную кислоту: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$. Сокращенное ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$.
Характеристика реакции: реакция обмена, не окислительно-восстановительная, экзотермическая, необратимая, некаталитическая, гетерогенная, ионная. Видимый признак реакции — образование белого осадка.

1. К химическим процессам относят

1) получение кислорода перегонкой жидкого воздуха

2) получение дистиллированной воды

3) растворение кислорода в воде

4) позеленение медных изделий

Решение:

Для определения, какой из процессов является химическим, необходимо проанализировать каждый из них. Химические процессы, или химические реакции, — это явления, при которых происходит превращение одних веществ в другие, отличающиеся по составу и свойствам. В результате химических реакций разрываются старые и образуются новые химические связи. Физические процессы, в свою очередь, изменяют агрегатное состояние, форму или размеры тел, но не состав веществ.

1) получение кислорода перегонкой жидкого воздуха
Перегонка (фракционная дистилляция) — это физический метод разделения смесей, основанный на разнице в температурах кипения их компонентов. Жидкий воздух является смесью, в основном, жидкого азота и жидкого кислорода. В процессе перегонки эти вещества разделяются, но не изменяют свой химический состав. Кислород остается кислородом ($O_2$), а азот — азотом ($N_2$). Следовательно, это физический процесс.

2) получение дистиллированной воды
Дистилляция воды — это процесс испарения воды и последующей конденсации пара для её очистки от примесей. Этот процесс представляет собой изменение агрегатного состояния воды (жидкость → газ → жидкость). Химическая формула воды ($H_2O$) остается неизменной. Это физический процесс.

3) растворение кислорода в воде
Растворение — это процесс диффузии частиц одного вещества между частицами другого. При растворении кислорода в воде молекулы $O_2$ распределяются между молекулами $H_2O$. Хотя между ними возникают межмолекулярные взаимодействия, химической реакции с образованием новых веществ не происходит. Это физический процесс.

4) позеленение медных изделий
Позеленение медных изделий — это результат химической реакции (коррозии) меди с компонентами воздуха: кислородом ($O_2$), углекислым газом ($CO_2$) и водяными парами ($H_2O$). В результате на поверхности меди образуется налет зеленого цвета — патина, которая представляет собой новые химические вещества, в основном гидроксокарбонат меди(II). Упрощенное уравнение реакции выглядит так: $2Cu + O_2 + CO_2 + H_2O \rightarrow (CuOH)_2CO_3$
Поскольку из меди ($Cu$) образуется новое химическое соединение, этот процесс является химическим.

Ответ: 4

2. Верны ли следующие суждения о химических реакциях?

А. Признаками протекания химической реакции всегда служат изменение цвета и выделение энергии.

Б. Признак химической реакции кальция с кислородом — выделение теплоты и света.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. Признаками протекания химической реакции всегда служат изменение цвета и выделение энергии.

Это суждение неверно. Использование слова «всегда» делает утверждение ложным, так как существуют многочисленные исключения.

• Не все реакции сопровождаются изменением цвета. Например, реакция нейтрализации соляной кислоты гидроксидом натрия протекает между двумя бесцветными растворами с образованием бесцветного раствора соли и воды: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$.
• Не все реакции протекают с выделением энергии. Существуют эндотермические реакции, которые, наоборот, идут с поглощением тепла из окружающей среды. Примером может служить разложение карбоната кальция при сильном нагревании: $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$.

Другими важными признаками химических реакций могут быть: выделение газа, образование или растворение осадка, появление запаха. Следовательно, утверждение А не является абсолютно верным для всех реакций.

Ответ: суждение неверно.

Б. Признак химической реакции кальция с кислородом — выделение теплоты и света.

Это суждение верно. Взаимодействие кальция с кислородом представляет собой реакцию горения. Кальций является активным щелочноземельным металлом и при поджигании бурно реагирует с кислородом, образуя оксид кальция. Эта реакция, как и большинство реакций горения, является экзотермической (протекает с выделением тепла) и сопровождается испусканием света (ярким пламенем). Уравнение данной реакции: $2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$. Таким образом, выделение теплоты и света — это действительно характерный признак этой химической реакции.

Ответ: суждение верно.

Таким образом, верно только суждение Б.

Ответ: 2

3. Из предложенного перечня выберите уравнение реакции замещения.

1) $S + O_2 = SO_2$

2) $2KNO_3 = 2KNO_2 + O_2$

3) $Cl_2 + 2NaBr = Br_2 + 2NaCl$

4) $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$

Чтобы определить, какое из предложенных уравнений является реакцией замещения, необходимо проанализировать тип каждой химической реакции. Реакция замещения — это химическая реакция, в которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Общая схема: $A + BC \rightarrow AC + B$.

1) $S + O_2 = SO_2$

В данном уравнении два простых вещества, сера ($S$) и кислород ($O_2$), соединяются с образованием одного сложного вещества, оксида серы(IV) ($SO_2$). Это является классическим примером реакции соединения. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) $2KNO_3 = 2KNO_2 + O_2$

Здесь одно сложное вещество, нитрат калия ($KNO_3$), при нагревании распадается на два других вещества: нитрит калия ($KNO_2$) и кислород ($O_2$). Это реакция разложения. Этот вариант также не является верным.

3) $Cl_2 + 2NaBr = Br_2 + 2NaCl$

В этой реакции простое вещество хлор ($Cl_2$) взаимодействует со сложным веществом бромидом натрия ($NaBr$). Атомы хлора замещают атомы брома в соединении, в результате чего образуется новое простое вещество бром ($Br_2$) и новое сложное вещество хлорид натрия ($NaCl$). Данный процесс полностью соответствует определению реакции замещения.

4) $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$

В этой реакции два сложных вещества, оксид кальция ($CaO$) и вода ($H_2O$), реагируют между собой, образуя одно более сложное вещество — гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$). Это реакция соединения. Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственным уравнением реакции замещения из представленных является третье.

Ответ: 3

4. Из предложенного перечня выберите уравнение реакции обмена.

1) $4Li + O_2 = 2Li_2O$

2) $2Al + Fe_2O_3 = 2Fe + Al_2O_3$

3) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

4) $2Fe(OH)_3 = Fe_2O_3 + 3H_2O$

Решение

Реакция обмена — это химическая реакция, в которой два реагирующих сложных вещества обмениваются своими составными частями. Общая схема такой реакции выглядит следующим образом: $AB + CD \rightarrow AD + CB$.

Проанализируем каждое из предложенных уравнений:

1) $4Li + O_2 = 2Li_2O$

В данной реакции два простых вещества, литий ($Li$) и кислород ($O_2$), соединяются, образуя одно сложное вещество — оксид лития ($Li_2O$). Это реакция соединения.

2) $2Al + Fe_2O_3 = 2Fe + Al_2O_3$

В этой реакции атомы простого вещества, алюминия ($Al$), замещают атомы одного из элементов (железа) в сложном веществе, оксиде железа(III) ($Fe_2O_3$). В результате образуются новое простое вещество, железо ($Fe$), и новое сложное вещество, оксид алюминия ($Al_2O_3$). Это реакция замещения.

3) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

Здесь два сложных вещества — соляная кислота ($HCl$) и гидроксид натрия ($NaOH$) — обмениваются своими ионами. Катион водорода ($H^+$) соединяется с гидроксид-анионом ($OH^-$), образуя воду ($H_2O$), а катион натрия ($Na^+$) соединяется с хлорид-анионом ($Cl^-$), образуя соль хлорид натрия ($NaCl$). Это реакция обмена. (В данном случае это также реакция нейтрализации).

4) $2Fe(OH)_3 = Fe_2O_3 + 3H_2O$

В этой реакции одно сложное вещество, гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$), разлагается при нагревании на два более простых вещества — оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и воду ($H_2O$). Это реакция разложения.

Таким образом, из представленного перечня уравнением реакции обмена является уравнение под номером 3.

Ответ: 3

5. Прямую химическую реакцию $3\text{H}_2 + \text{N}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$ относят к ре-акциям

1) обмена

2) замещения

3) соединения

4) разложения

Решение

В задании необходимо классифицировать прямую химическую реакцию, уравнение которой $3H_2 + N_2 \rightleftharpoons 2NH_3$. Прямая реакция — это процесс, идущий слева направо: $3H_2 + N_2 \rightarrow 2NH_3$.

Для определения типа реакции необходимо проанализировать состав исходных веществ и продуктов реакции и сопоставить с определениями основных типов химических реакций.

1) обмена
Реакция обмена — это реакция между двумя сложными веществами, в ходе которой они обмениваются своими составными частями. В нашем случае исходные вещества ($H_2$ и $N_2$) — простые, поэтому это не реакция обмена.

2) замещения
Реакция замещения — это реакция между простым и сложным веществом, при которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. В нашей реакции оба исходных вещества являются простыми, значит, это не реакция замещения.

3) соединения
Реакция соединения — это реакция, в результате которой из двух или нескольких исходных веществ (простых или сложных) образуется одно более сложное вещество. В реакции $3H_2 + N_2 \rightarrow 2NH_3$ из двух простых веществ (водорода и азота) образуется одно сложное вещество (аммиак). Это полностью соответствует определению реакции соединения.

4) разложения
Реакция разложения — это реакция, в ходе которой из одного сложного вещества образуется несколько новых, более простых веществ. Эта реакция является обратной по отношению к реакции соединения. В нашем случае из нескольких веществ образуется одно, а не наоборот.

Таким образом, прямая реакция синтеза аммиака является реакцией соединения.

Ответ: 3) соединения