Страница 188 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. С раствором гидроксида алюминия не взаимодействует вещество, формула которого

1) $HCl$

2) $NaOH$

3) $H_2SO_4$

4) $NaCl$

Решение

Гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) является амфотерным гидроксидом. Это означает, что он способен проявлять как основные, так и кислотные свойства, то есть вступать в реакции как с кислотами, так и со щелочами (сильными растворимыми основаниями).

Рассмотрим взаимодействие гидроксида алюминия с каждым из предложенных веществ.

1) HCl

Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота. Гидроксид алюминия будет реагировать с ней, проявляя свои основные свойства, с образованием соли и воды (реакция нейтрализации).

Уравнение реакции: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$.

2) NaOH

Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание (щёлочь). Гидроксид алюминия будет реагировать с водным раствором щёлочи, проявляя свои кислотные свойства. В результате образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия.

Уравнение реакции: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$.

3) H₂SO₄

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Аналогично соляной кислоте, гидроксид алюминия будет с ней реагировать с образованием соли и воды.

Уравнение реакции: $2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$.

4) NaCl

Хлорид натрия ($NaCl$) — это средняя соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Гидроксид алюминия нерастворим и не реагирует с солями, если в результате реакции не образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода). В данном случае реакция невозможна.

Таким образом, гидроксид алюминия не взаимодействует с хлоридом натрия.

Ответ: 4) NaCl

8. Для распознавания карбоната натрия и хлорида натрия потребуется вещество, формула которого

1) $H_2SO_4$

2) $LiNO_3$

3) $KOH$

4) $NH_4Cl$

Решение

Для того чтобы различить два вещества, карбонат натрия ($Na_2CO_3$) и хлорид натрия ($NaCl$), необходимо найти реактив, который будет по-разному взаимодействовать с ними, давая видимый эффект (выделение газа, образование осадка) в одном случае и не давая его в другом.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) $H_2SO_4$ (серная кислота)

Карбонат натрия — это соль слабой угольной кислоты. При взаимодействии с более сильной серной кислотой происходит реакция обмена с выделением углекислого газа, что наблюдается как вскипание раствора.

Уравнение реакции: $Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

Хлорид натрия — это соль сильной соляной кислоты. В растворе реакция с серной кислотой не пойдет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. Видимых изменений не будет.

$NaCl + H_2SO_4 \nrightarrow$

Таким образом, серная кислота является качественным реактивом на карбонат-ион и позволяет отличить карбонат натрия от хлорида натрия.

2) $LiNO_3$ (нитрат лития)

При взаимодействии с карбонатом натрия может образоваться малорастворимый карбонат лития ($Li_2CO_3$), однако его растворимость достаточно велика (1,3 г/100 мл при 20°C), и в неконцентрированных растворах осадок может не образоваться. С хлоридом натрия видимой реакции не будет, так как все продукты растворимы. Этот способ ненадежен.

3) $KOH$ (гидроксид калия)

Гидроксид калия (щелочь) не будет вступать в реакцию ни с карбонатом натрия, ни с хлоридом натрия, так как все возможные продукты являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. Распознать вещества не удастся.

4) $NH_4Cl$ (хлорид аммония)

Хлорид аммония не реагирует с хлоридом натрия. С раствором карбоната натрия, который имеет щелочную среду за счет гидролиза, возможна реакция, но без нагревания она не будет сопровождаться явными признаками, такими как выделение аммиака. Этот метод не является наглядным для распознавания.

Вывод: наиболее подходящим и надежным реактивом для распознавания карбоната натрия и хлорида натрия является серная кислота ($H_2SO_4$).

Ответ: 1

9. С наименьшей скоростью при комнатной температуре протекает реакция с участием

1) цинка и 8%-ной соляной кислоты

2) никеля и 8%-ной соляной кислоты

3) цинка и 3%-ной соляной кислоты

4) никеля и 3%-ной соляной кислоты

Для определения реакции с наименьшей скоростью необходимо проанализировать два основных фактора, влияющих на скорость взаимодействия металла с кислотой: химическую активность металла и концентрацию кислоты. Температура по условию задачи комнатная и является постоянной для всех сравниваемых систем.

1. Влияние природы металла

Скорость реакции металла с кислотой напрямую зависит от его химической активности, которую можно определить по положению металла в электрохимическом ряду напряжений. В этом ряду цинк ($Zn$) стоит левее никеля ($Ni$).

Фрагмент ряда напряжений: ... → $Al$ → $Zn$ → $Fe$ → $Ni$ → $Sn$ → $Pb$ → $H_2$ → ...

Чем левее металл находится в ряду напряжений (чем ниже его стандартный электродный потенциал), тем он является более сильным восстановителем и, следовательно, активнее реагирует с кислотами-неокислителями, такими как соляная кислота. Таким образом, цинк реагирует с $HCl$ значительно быстрее, чем никель. Для нахождения реакции с наименьшей скоростью следует выбрать менее активный металл — никель.

2. Влияние концентрации кислоты

Согласно основному постулату химической кинетики, скорость реакции зависит от концентрации реагентов. Для гетерогенной реакции, такой как взаимодействие твердого металла с кислотой, скорость реакции прямо пропорциональна концентрации кислоты в растворе. Чем выше концентрация ионов водорода ($H^+$) в растворе, тем чаще они сталкиваются с поверхностью металла, что увеличивает скорость реакции. В задаче сравниваются 8%-ный и 3%-ный растворы соляной кислоты. Реакция будет протекать медленнее в растворе с меньшей концентрацией, то есть в 3%-ном растворе.

Вывод

Чтобы найти реакцию, протекающую с наименьшей скоростью, необходимо выбрать комбинацию наименее активного металла и наименее концентрированного раствора кислоты.
• Реакция цинка с 8%-ной $HCl$ будет самой быстрой (самый активный металл, самая высокая концентрация).
• Реакция никеля с 3%-ной $HCl$ будет самой медленной (наименее активный металл, самая низкая концентрация).
Остальные два варианта будут иметь промежуточные скорости.

Таким образом, с наименьшей скоростью при комнатной температуре протекает реакция с участием никеля и 3%-ной соляной кислоты.

Ответ: 4

10. Верны ли следующие суждения о правилах безопасного обращения с веществами?

А. Хлор следует получать в вытяжном шкафу.

Б. Аэрозоли от насекомых не следует распылять вблизи открытого огня.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для определения верности суждений проанализируем каждое из них.

А. Хлор следует получать в вытяжном шкафу.

Это суждение является верным. Хлор ($Cl_2$) — это ядовитый удушающий газ жёлто-зелёного цвета, который тяжелее воздуха. При вдыхании он вызывает сильное раздражение и ожог дыхательных путей, что может привести к тяжёлым последствиям, включая отёк лёгких. Согласно правилам техники безопасности, все химические реакции, в ходе которых выделяются токсичные, едкие или неприятно пахнущие газы, в том числе хлор, должны проводиться в вытяжном шкафу. Вытяжной шкаф обеспечивает принудительную вентиляцию, удаляя опасные пары и газы из рабочей зоны и предотвращая их распространение по помещению.

Б. Аэрозоли от насекомых не следует распылять вблизи открытого огня.

Это суждение также является верным. В состав большинства аэрозолей входят пропелленты — вещества, создающие давление в баллоне. Часто в качестве пропеллентов используются легковоспламеняющиеся углеводородные газы (например, пропан-бутановая смесь). При распылении такого аэрозоля вблизи открытого огня (например, газовой плиты, свечи) его содержимое может мгновенно воспламениться, что приведёт к вспышке или даже взрыву баллона из-за резкого нагрева. Поэтому на всех аэрозольных баллонах присутствует предупреждение об опасности распыления вблизи огня.

Поскольку оба утверждения (А и Б) верны, правильным является вариант ответа, в котором указано, что оба суждения верны.

Ответ: 3

11. Сокращённое ионное уравнение $Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2$ соответствует взаимодействию между веществами, формулы которых

1) $CuS$ и $KOH$

2) $CuCl_2$ и $LiOH$

3) $Cu(NO_3)_2$ и $Mg(OH)_2$

4) $CuO$ и $NaOH$

5) $CuSO_4$ и $NaOH$

Решение

Сокращенное ионное уравнение $Cu^{2+} + 2OH^- = Cu(OH)_2$ описывает реакцию ионного обмена, в которой должны участвовать два растворимых в воде электролита. Один из них должен быть источником катионов меди(II) $Cu^{2+}$ (то есть быть растворимой солью меди), а другой — источником гидроксид-анионов $OH^-$ (то есть быть растворимым основанием — щёлочью). В результате реакции образуется нерастворимый осадок гидроксида меди(II) $Cu(OH)_2$, а остальные ионы остаются в растворе. Проанализируем каждую предложенную пару веществ.

1) CuS и KOH
Сульфид меди(II) $CuS$ — это нерастворимое в воде вещество. Следовательно, в водном растворе оно не диссоциирует и не может служить источником ионов $Cu^{2+}$. Реакция ионного обмена невозможна, так как один из реагентов находится в твердой фазе и не поставляет ионы в раствор.
Ответ: данная пара веществ не соответствует уравнению.

2) CuCl₂ и LiOH
Хлорид меди(II) $CuCl_2$ является растворимой солью и в водном растворе диссоциирует на ионы $Cu^{2+}$ и $2Cl^-$. Гидроксид лития $LiOH$ является растворимым основанием (щёлочью) и диссоциирует на ионы $Li^{+}$ и $OH^-$. Оба условия для протекания реакции выполняются. Молекулярное уравнение реакции: $CuCl_2 + 2LiOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2LiCl$. Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2Cl^- + 2Li^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Li^+ + 2Cl^-$. Исключив ионы-наблюдатели ($Li^+$ и $Cl^-$), получим сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2$.
Ответ: данная пара веществ соответствует уравнению.

3) Cu(NO₃)₂ и Mg(OH)₂
Нитрат меди(II) $Cu(NO_3)_2$ — растворимая соль и является источником ионов $Cu^{2+}$. Однако гидроксид магния $Mg(OH)_2$ — нерастворимое основание. Он не может предоставить достаточное количество ионов $OH^-$ в растворе для реакции обмена.
Ответ: данная пара веществ не соответствует уравнению.

4) CuO и NaOH
Оксид меди(II) $CuO$ — нерастворимое в воде твердое вещество. Он не диссоциирует в воде на ионы $Cu^{2+}$. Реакция между основным оксидом и щёлочью в данном случае не происходит.
Ответ: данная пара веществ не соответствует уравнению.

5) CuSO₄ и NaOH
Сульфат меди(II) $CuSO_4$ — растворимая соль, диссоциирующая в воде на ионы $Cu^{2+}$ и $SO_4^{2-}$. Гидроксид натрия $NaOH$ — растворимая щёлочь, диссоциирующая на ионы $Na^{+}$ и $OH^-$. Оба реагента являются сильными электролитами и находятся в растворе в виде ионов. Молекулярное уравнение реакции: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$. Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$. Исключив ионы-наблюдатели ($Na^+$ и $SO_4^{2-}$), получим сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2$.
Ответ: данная пара веществ соответствует уравнению.

12. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.

ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА

А) $Fe + Cl_2 \rightarrow$

Б) $BeO + NaOH + H_2O \rightarrow$

В) $Br_2 + NaI \rightarrow$

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $NaBr + I_2$

2) $FeCl_3$

3) $FeCl_2$

4) $Na_2[Be(OH)_4]$

5) $Be(OH)_2 + Na_2O$

Решение

А) $Fe + Cl_2 \rightarrow$

Данная реакция представляет собой взаимодействие металла (железа) с неметаллом (хлором). Хлор является сильным окислителем, поэтому он окисляет железо до его более высокой и устойчивой степени окисления +3. В результате реакции образуется соль — хлорид железа(III).

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

Таким образом, продуктом реакции является хлорид железа(III) ($FeCl_3$), что соответствует варианту 2 из предложенного списка.

Ответ: 2

Б) $BeO + NaOH + H_2O \rightarrow$

Оксид бериллия ($BeO$) проявляет амфотерные свойства, то есть может реагировать и с кислотами, и с основаниями. При взаимодействии с раствором сильного основания (щёлочи), такого как гидроксид натрия ($NaOH$), в присутствии воды, оксид бериллия образует комплексную соль. В ходе реакции образуется тетрагидроксобериллат натрия.

Уравнение реакции:

$BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$

Продуктом реакции является тетрагидроксобериллат натрия ($Na_2[Be(OH)_4]$), что соответствует варианту 4.

Ответ: 4

В) $Br_2 + NaI \rightarrow$

Это реакция замещения, в которой более активный галоген вытесняет менее активный из его соли. Активность галогенов как окислителей уменьшается сверху вниз по группе в Периодической системе: фтор > хлор > бром > иод. Бром ($Br_2$) является более активным галогеном, чем иод ($I_2$), и поэтому способен вытеснить его из раствора иодида натрия ($NaI$).

Уравнение реакции:

$Br_2 + 2NaI \rightarrow 2NaBr + I_2$

В результате реакции образуются бромид натрия ($NaBr$) и свободный иод ($I_2$). Эта пара продуктов соответствует варианту 1.

Ответ: 1