Страница 32 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Напишите уравнения ступенчатой диссоциации сернистой кислоты.

Решение

Сернистая кислота ($H_2SO_3$) является слабой двухосновной кислотой. Это означает, что в водном растворе она диссоциирует (распадается на ионы) не полностью и в две ступени, последовательно отщепляя два иона водорода (протона, $H^+$).

I ступень:

На первой ступени молекула сернистой кислоты обратимо диссоциирует с образованием катиона водорода и гидросульфит-аниона. Диссоциация по первой ступени протекает в большей степени, чем по второй.

$H_2SO_3 \rightleftharpoons H^+ + HSO_3^-$

II ступень:

На второй ступени образовавшийся на первой стадии гидросульфит-ион ($HSO_3^-$) также обратимо диссоциирует, отщепляя второй катион водорода и образуя сульфит-анион ($SO_3^{2-}$). Эта стадия диссоциации выражена значительно слабее.

$HSO_3^- \rightleftharpoons H^+ + SO_3^{2-}$

Ответ:

Уравнения ступенчатой диссоциации сернистой кислоты:

I ступень: $H_2SO_3 \rightleftharpoons H^+ + HSO_3^-$

II ступень: $HSO_3^- \rightleftharpoons H^+ + SO_3^{2-}$

1. К неэлектролитам относят

1) соляную кислоту

2) азот

3) хлорид натрия

4) гидроксид калия

Решение

Для того чтобы определить, какое из веществ является неэлектролитом, необходимо проанализировать способность каждого из них диссоциировать (распадаться) на ионы в водном растворе или расплаве. Электролиты диссоциируют на ионы и поэтому их растворы или расплавы проводят электрический ток. Неэлектролиты на ионы не диссоциируют.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) соляную кислоту
Соляная кислота (химическая формула $HCl$) — это сильная кислота. При растворении в воде она практически полностью диссоциирует на катионы водорода ($H^+$) и анионы хлора ($Cl^-$).
Уравнение диссоциации: $HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$
Так как в растворе присутствуют свободные ионы, соляная кислота является сильным электролитом.

2) азот
Азот (химическая формула $N_2$) — это простое вещество, газ. Молекула азота состоит из двух атомов, соединенных ковалентной неполярной связью ($N \equiv N$). Вещества с таким типом связи не диссоциируют на ионы при растворении. Следовательно, азот является неэлектролитом.

3) хлорид натрия
Хлорид натрия (химическая формула $NaCl$) — это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой. Это соединение с ионным типом связи. В водном растворе или расплаве он диссоциирует на катионы натрия ($Na^+$) и анионы хлора ($Cl^-$).
Уравнение диссоциации: $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$
Хлорид натрия является сильным электролитом.

4) гидроксид калия
Гидроксид калия (химическая формула $KOH$) — это сильное основание (щелочь). В водном растворе он полностью диссоциирует на катионы калия ($K^+$) и гидроксид-анионы ($OH^-$).
Уравнение диссоциации: $KOH \rightarrow K^+ + OH^-$
Гидроксид калия является сильным электролитом.

Таким образом, из всех перечисленных веществ только азот не распадается на ионы и является неэлектролитом.

Ответ: 2) азот.

2. Верны ли следующие суждения об электролитах?

А. Степень электролитической диссоциации сильных электролитов близка к 100 %.

Б. Растворимые в воде соли — сильные электролиты.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать оба представленных суждения.

А. Степень электролитической диссоциации сильных электролитов близка к 100 %.

Данное утверждение является, по сути, определением сильного электролита. Сила электролита характеризуется степенью его электролитической диссоциации ($\alpha$) — отношением числа продиссоциировавших молекул к общему числу растворенных молекул. Сильными электролитами называют вещества, которые в растворах практически полностью распадаются на ионы. Для них степень диссоциации $\alpha$ принимается равной 1 или 100%. Таким образом, суждение А является верным.

Б. Растворимые в воде соли — сильные электролиты.

Соли — это вещества с ионной кристаллической решеткой. При растворении в воде ионы, из которых состоит решетка, переходят в раствор. Этот процесс и есть диссоциация. Для подавляющего большинства растворимых солей (например, $NaCl$, $KNO_3$, $CuSO_4$) этот процесс происходит практически полностью, то есть они ведут себя как сильные электролиты. Например, диссоциация хлорида натрия: $NaCl \rightarrow Na^{+} + Cl^{-}$. Несмотря на существование отдельных исключений (например, некоторые соли ртути), в рамках общего курса химии утверждение о том, что растворимые соли являются сильными электролитами, считается правилом. Следовательно, суждение Б также является верным.

Решение

Поскольку оба суждения (А и Б) являются верными с точки зрения теории электролитической диссоциации, необходимо выбрать вариант ответа, который подтверждает истинность обоих утверждений.

Ответ: 3

3. Катионы кальция образуются при электролитической диссоциации вещества, формула которого

1) $Ca(OH)_2$

2) $CaO$

3) $CaCO_3$

4) $KNO_3$

Электролитическая диссоциация — это процесс распада вещества-электролита на ионы при его растворении или плавлении. Катионы представляют собой положительно заряженные ионы. В данном вопросе необходимо определить, какое из предложенных веществ при диссоциации в водном растворе образует катионы кальция ($Ca^{2+}$).

Проанализируем каждый из вариантов:

1) Ca(OH)₂

Гидроксид кальция, $Ca(OH)_2$, является основанием (щёлочью) и электролитом. При растворении в воде он диссоциирует, то есть распадается на ионы. В результате этого процесса образуются катионы металла (кальция) и гидроксид-анионы. Уравнение электролитической диссоциации гидроксида кальция выглядит так:

$Ca(OH)_2 \rightleftarrows Ca^{2+} + 2OH^-$

Из уравнения видно, что образуются катионы кальция $Ca^{2+}$. Следовательно, этот вариант является верным.

2) CaO

Оксид кальция, $CaO$, является основным оксидом. Оксиды не подвергаются электролитической диссоциации. Вместо этого $CaO$ активно реагирует с водой, образуя гидроксид кальция:

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Образовавшийся гидроксид кальция уже затем диссоциирует (как показано в пункте 1). Таким образом, катионы кальция образуются в растворе в результате химической реакции, а не прямой диссоциации самого оксида кальция. Поэтому данный вариант не является корректным ответом на вопрос о диссоциации исходного вещества.

3) CaCO₃

Карбонат кальция, $CaCO_3$, — это соль. Однако она практически нерастворима в воде. Из-за крайне низкой растворимости, лишь ничтожно малая часть вещества диссоциирует на ионы:

$CaCO_3(тв.) \rightleftarrows Ca^{2+}(р-р) + CO_3^{2-}(р-р)$

В химии такие вещества принято считать неэлектролитами или очень слабыми электролитами. Они не создают в растворе значительной концентрации ионов. Поэтому этот вариант не подходит.

4) KNO₃

Нитрат калия, $KNO_3$, — это хорошо растворимая в воде соль и сильный электролит. При растворении он полностью диссоциирует на ионы:

$KNO_3 \rightarrow K^{+} + NO_3^-$

В результате диссоциации образуются катионы калия ($K^{+}$) и нитрат-анионы ($NO_3^{-}$). Катионы кальция в этом процессе не образуются, так как в составе вещества нет атомов кальция.

Таким образом, единственное вещество из списка, которое при электролитической диссоциации образует катионы кальция, это гидроксид кальция.

Ответ: 1

4. Сульфат-ионы образуются при электролитической диссоциации вещества, формула которого

1) $Al_2(SO_4)_3$

2) $Na_2S$

3) $K_2SO_3$

4) $BaSO_4$

Электролитическая диссоциация — это процесс распада электролитов на ионы при их растворении в воде или расплавлении. Чтобы в результате диссоциации образовались сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), вещество должно быть растворимой солью серной кислоты. Проанализируем предложенные варианты.

1) $Al_2(SO_4)_3$
Сульфат алюминия — соль, образованная металлом алюминием и кислотным остатком серной кислоты. Согласно таблице растворимости, эта соль хорошо растворима в воде. При растворении она диссоциирует на ионы:
$Al_2(SO_4)_3 \rightleftharpoons 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-}$
Как видно из уравнения, в растворе образуются катионы алюминия и сульфат-анионы. Этот вариант является правильным.

2) $Na_2S$
Сульфид натрия — соль, образованная металлом натрием и кислотным остатком сероводородной кислоты. При диссоциации образует катионы натрия ($Na^+$) и сульфид-ионы ($S^{2-}$), но не сульфат-ионы.

3) $K_2SO_3$
Сульфит калия — соль, образованная металлом калием и кислотным остатком сернистой кислоты. При диссоциации образует катионы калия ($K^+$) и сульфит-ионы ($SO_3^{2-}$). Сульфит-ион и сульфат-ион — это разные ионы.

4) $BaSO_4$
Сульфат бария — это соль серной кислоты, однако она является практически нерастворимой в воде (выпадает в осадок). Поскольку вещество не растворяется, оно не может диссоциировать на ионы в значительной степени и считается неэлектролитом.

Ответ: 1

5. Из предложенного перечня выберите название простого аниона.

1) карбонат-ион

2) ион магния

3) сульфит-ион

4) хлорид-ион

Для того чтобы выбрать правильный ответ, необходимо понимать, что такое "простой анион".

Ионы — это заряженные частицы, которые образуются из атомов или групп атомов в результате отдачи или присоединения электронов.

• Анионы — это отрицательно заряженные ионы. Они образуются, когда атом или группа атомов присоединяют электроны.
• Катионы — это положительно заряженные ионы. Они образуются, когда атом или группа атомов отдают электроны.

Ионы также делятся на простые и сложные:

• Простые ионы (одноатомные) состоят из одного атома.
• Сложные ионы (многоатомные) состоят из двух или более связанных между собой атомов.

Таким образом, простой анион — это отрицательно заряженный ион, состоящий из одного атома неметалла.

Проанализируем предложенные варианты:

1) карбонат-ион
Карбонат-ион имеет формулу $CO_3^{2-}$. Он имеет отрицательный заряд, то есть является анионом. Однако он состоит из атомов двух разных элементов (одного атома углерода и трех атомов кислорода), поэтому это сложный анион.

2) ион магния
Ион магния имеет формулу $Mg^{2+}$. Он состоит из одного атома, то есть является простым ионом. Однако его заряд положительный, следовательно, это катион, а не анион.

3) сульфит-ион
Сульфит-ион имеет формулу $SO_3^{2-}$. Он несет отрицательный заряд, значит, это анион. Но он состоит из атомов серы и кислорода, что делает его сложным анионом.

4) хлорид-ион
Хлорид-ион имеет формулу $Cl^{-}$. Он образован из одного атома хлора и имеет отрицательный заряд. Следовательно, хлорид-ион является простым анионом.

Ответ: 4.

6. Из предложенного перечня выберите формулу слабого электролита.

1) $HNO_3$

2) $HBr$

3) $Ba(OH)_2$

4) $H_2S$

Для того чтобы выбрать формулу слабого электролита, необходимо проанализировать каждое из предложенных соединений на его способность к диссоциации (распаду на ионы) в водном растворе.

Сила электролита определяется степенью его диссоциации.

• Сильные электролиты — это вещества, которые при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы. К ним относятся многие неорганические кислоты (например, $H_2SO_4$, $HCl$, $HBr$, $HI$, $HNO_3$), гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (например, $NaOH$, $KOH$, $Ba(OH)_2$), а также большинство растворимых солей.
• Слабые электролиты — это вещества, которые диссоциируют на ионы лишь в незначительной степени, их диссоциация является обратимым процессом. К ним относятся многие органические и неорганические кислоты (например, $H_2S$, $H_2CO_3$, $HF$, $CH_3COOH$), слабые основания (например, $NH_3 \cdot H_2O$) и вода.

Решение

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) $HNO_3$
Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой. В водном растворе она полностью и необратимо диссоциирует на ион водорода $H^+$ и нитрат-ион $NO_3^-$.
$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$
Следовательно, это сильный электролит.

2) $HBr$
Бромоводородная кислота ($HBr$) — это сильная кислота. В воде она также полностью диссоциирует на ион водорода $H^+$ и бромид-ион $Br^-$.
$HBr \rightarrow H^+ + Br^-$
Следовательно, это сильный электролит.

3) $Ba(OH)_2$
Гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) является сильным основанием (щёлочью), так как барий — это щелочноземельный металл. В водном растворе он полностью диссоциирует на ион бария $Ba^{2+}$ и два гидроксид-иона $OH^-$.
$Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$
Следовательно, это сильный электролит.

4) $H_2S$
Сероводород ($H_2S$), или сероводородная кислота, является слабой двухосновной кислотой. Её диссоциация в воде — обратимый процесс, протекающий в незначительной степени. Диссоциация происходит ступенчато:
I ступень: $H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$
II ступень: $HS^- \rightleftharpoons H^+ + S^{2-}$
Так как степень диссоциации сероводородной кислоты мала, она является слабым электролитом.

Ответ: 4) $H_2S$.

7. Наибольшее количество катионов образуется при диссоциации 1 моль

1) сульфата натрия

2) хлорида кальция

3) нитрата алюминия

4) гидроксида калия

Дано:

Количество вещества для каждого соединения, $n = 1 \text{ моль}$.

Соединения для анализа:

1. сульфат натрия
2. хлорид кальция
3. нитрат алюминия
4. гидроксид калия

Соединение, при диссоциации 1 моль которого образуется наибольшее количество катионов.

Для решения задачи необходимо написать уравнения электролитической диссоциации для каждого вещества и определить, сколько моль катионов образуется из 1 моль исходного вещества. Все указанные вещества являются сильными электролитами, поэтому в водном растворе они диссоциируют на ионы полностью.

1) сульфат натрия

Химическая формула сульфата натрия: $Na_2SO_4$.

Уравнение диссоциации:

$Na_2SO_4 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Из 1 моль сульфата натрия образуется 2 моль катионов $Na^+$.

2) хлорид кальция

Химическая формула хлорида кальция: $CaCl_2$.

Уравнение диссоциации:

$CaCl_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^-$

Из 1 моль хлорида кальция образуется 1 моль катионов $Ca^{2+}$.

3) нитрат алюминия

Химическая формула нитрата алюминия: $Al(NO_3)_3$.

Уравнение диссоциации:

$Al(NO_3)_3 \rightarrow Al^{3+} + 3NO_3^-$

Из 1 моль нитрата алюминия образуется 1 моль катионов $Al^{3+}$.

4) гидроксид калия

Химическая формула гидроксида калия: $KOH$.

Уравнение диссоциации:

$KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

Из 1 моль гидроксида калия образуется 1 моль катионов $K^+$.

Сравнивая количество моль катионов, образующихся при диссоциации 1 моль каждого вещества:

• сульфат натрия: 2 моль
• хлорид кальция: 1 моль
• нитрат алюминия: 1 моль
• гидроксид калия: 1 моль

Наибольшее количество катионов (2 моль) образуется при диссоциации сульфата натрия.

1) сульфат натрия.