Страница 35 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

9. Ступенчато диссоциирует электролит, формула которого

1) $H_2S$

2) $K_2SO_4$

3) $HNO_3$

4) $MgCl_2$

Ступенчатая диссоциация — это процесс распада электролита на ионы, который протекает в несколько последовательных стадий. Такой тип диссоциации характерен для многоосновных кислот, многокислотных оснований и некоторых солей. Как правило, ступенчато диссоциируют слабые электролиты, так как отщепление каждого последующего иона происходит значительно труднее предыдущего. Рассмотрим предложенные варианты:

1) H₂S

Сероводородная кислота ($H_2S$) является слабой двухосновной кислотой. Как слабая и многоосновная кислота, она диссоциирует в водном растворе ступенчато, в две стадии:
I ступень: $H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$
II ступень: $HS^- \rightleftharpoons H^+ + S^{2-}$
Следовательно, это вещество подходит под условие задачи.

2) K₂SO₄

Сульфат калия ($K_2SO_4$) — это соль, образованная сильным основанием (гидроксид калия $KOH$) и сильной кислотой (серная кислота $H_2SO_4$). Это сильный электролит, который в водном растворе диссоциирует полностью в одну стадию:
$K_2SO_4 \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$
Диссоциация не является ступенчатой.

3) HNO₃

Азотная кислота ($HNO_3$) — это сильная одноосновная кислота. Поскольку она одноосновная (имеет только один атом водорода, способный к отщеплению в виде протона), ее диссоциация не может быть ступенчатой. Она диссоциирует в одну стадию:
$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$

4) MgCl₂

Хлорид магния ($MgCl_2$) — это соль сильной кислоты (соляная кислота $HCl$) и основания средней силы (гидроксид магния $Mg(OH)_2$). Является сильным электролитом и диссоциирует в одну стадию:
$MgCl_2 \rightarrow Mg^{2+} + 2Cl^-$
Диссоциация не является ступенчатой.

Таким образом, из всех перечисленных веществ ступенчато диссоциирует только сероводородная кислота.

Ответ: 1) H₂S.

10. Выберите утверждения, справедливые для процесса электролитической диссоциации.

1) Кислые соли и средние соли диссоциируют ступенчато.

2) Комплексные соли не диссоциируют.

3) Диссоциация электролита по второй ступени менее выражена.

4) При разбавлении раствора степень электролитической диссоциации увеличивается.

5) Свойства гидратированных ионов отличаются от свойств не-гидратированных ионов.

Проанализируем каждое утверждение:

1) Кислые соли и средние соли диссоциируют ступенчато.

Это утверждение неверно.
Средние соли, которые являются сильными электролитами (например, соли щелочных металлов и сильных кислот, как $NaCl$), диссоциируют в одну ступень, полностью и необратимо распадаясь на ионы: $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$.
Кислые соли действительно диссоциируют ступенчато. Сначала происходит диссоциация соли на катион металла и кислый анион (первая ступень), а затем происходит обратимая диссоциация кислого аниона (вторая ступень). Например, для гидросульфата натрия $NaHSO_4$:
I ступень (полностью): $NaHSO_4 \rightarrow Na^+ + HSO_4^-$
II ступень (обратимо): $HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$
Поскольку утверждение неверно для средних солей, оно в целом является ложным.

Ответ: Неверно.

2) Комплексные соли не диссоциируют.

Это утверждение неверно. Комплексные соли являются электролитами и подвергаются диссоциации. Различают первичную и вторичную диссоциацию.
Первичная диссоциация протекает как у сильных электролитов, с образованием комплексного иона и ионов внешней сферы. Например:
$K_4[Fe(CN)_6] \rightarrow 4K^+ + [Fe(CN)_6]^{4-}$
Вторичная диссоциация — это обратимый распад самого комплексного иона, который обычно протекает в очень незначительной степени:
$[Fe(CN)_6]^{4-} \rightleftharpoons Fe^{2+} + 6CN^-$
Так как комплексные соли диссоциируют (как минимум, по первой ступени), данное утверждение ложно.

Ответ: Неверно.

3) Диссоциация электролита по второй ступени менее выражена.

Это утверждение верно. Для многоосновных кислот, многокислотных оснований и других электролитов, диссоциирующих ступенчато, каждая последующая ступень диссоциации протекает значительно слабее предыдущей. Константа диссоциации для второй ступени ($K_2$) всегда меньше константы диссоциации для первой ступени ($K_1$), и так далее ($K_1 > K_2 > K_3 \dots$). Это связано с тем, что для отрыва положительно заряженного иона (например, $H^+$) от уже отрицательно заряженного аниона требуется больше энергии из-за электростатического притяжения.
Например, для угольной кислоты:
I ступень: $H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$ ($K_1 \approx 4.5 \cdot 10^{-7}$)
II ступень: $HCO_3^- \rightleftharpoons H^+ + CO_3^{2-}$ ($K_2 \approx 4.7 \cdot 10^{-11}$)
Как видно, $K_1 \gg K_2$.

Ответ: Верно.

4) При разбавлении раствора степень электролитической диссоциации увеличивается.

Это утверждение верно и является следствием закона разбавления Оствальда (который, в свою очередь, является частным случаем принципа Ле Шателье). Рассмотрим равновесие диссоциации слабого электролита: $KA \rightleftharpoons K^+ + A^-$. При добавлении растворителя (разбавлении) концентрация всех частиц в растворе уменьшается. В соответствии с принципом Ле Шателье, система стремится противодействовать этому изменению, и равновесие сдвигается в сторону образования большего числа частиц, то есть в сторону диссоциации. В результате степень диссоциации ($\alpha$) — доля молекул, распавшихся на ионы — увеличивается.

Ответ: Верно.

5) Свойства гидратированных ионов отличаются от свойств негидратированных ионов.

Это утверждение верно. Гидратация — это процесс взаимодействия ионов с молекулами воды, в результате которого образуются гидратированные ионы. Этот процесс существенно изменяет свойства ионов. Негидратированный (или ангидридный) ион существует, например, в кристаллической решетке или в газовой фазе. Гидратированный ион окружен прочной оболочкой из молекул воды.
Отличия в свойствах:

• Цвет: Безводный сульфат меди(II) ($CuSO_4$) — белое вещество, а его водный раствор, содержащий гидратированные ионы $[Cu(H_2O)_6]^{2+}$, имеет характерный синий цвет.
• Размер и подвижность: Гидратированный ион имеет больший эффективный радиус и меньшую подвижность в растворе, чем негидратированный.
• Химическая активность: Гидратная оболочка влияет на реакционную способность иона.

Ответ: Верно.

Таким образом, справедливыми (верными) являются утверждения 3, 4 и 5.

Ответ: 3, 4, 5

11. Установите соответствие между формулой электролита и продуктами его электролитической диссоциации.

ФОРМУЛА

ПРОДУКТЫ ДИССОЦИАЦИИ

А) $Ba(OH)_2$

Б) $NH_3 \cdot H_2O$

В) $Na_2CO_3$

1) $NH_3 + H_2O$

2) $Ba^{2+} + 2OH^-$

3) $NH_4^+ + OH^-$

4) $2Na^+ + CO_3^{2-}$

5) $Na^+ + 2CO_3^{2-}$

А) Ba(OH)₂

Гидроксид бария, $Ba(OH)_2$, является сильным основанием, а значит, и сильным электролитом. В водном растворе он полностью диссоциирует на ионы. Процесс диссоциации описывается уравнением:
$Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^{-}$
В результате образуются катион бария $Ba^{2+}$ и два гидроксид-аниона $OH^{-}$. Этот набор продуктов соответствует варианту 2.

Ответ: 2

Б) NH₃ · H₂O

Гидрат аммиака, $NH_3 \cdot H_2O$ (также известный как гидроксид аммония, $NH_4OH$), является слабым основанием и слабым электролитом. Его диссоциация в воде является обратимым процессом:
$NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^{+} + OH^{-}$
Продуктами этой обратимой реакции являются катион аммония $NH_4^{+}$ и гидроксид-анион $OH^{-}$. Этот набор продуктов соответствует варианту 3.

Ответ: 3

В) Na₂CO₃

Карбонат натрия, $Na_2CO_3$, является солью, образованной сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$). Как и все растворимые соли, он является сильным электролитом и в водном растворе диссоциирует полностью. Уравнение диссоциации:
$Na_2CO_3 \rightarrow 2Na^{+} + CO_3^{2-}$
В результате образуются два катиона натрия $Na^{+}$ и один карбонат-анион $CO_3^{2-}$. Этот набор продуктов соответствует варианту 4.

Ответ: 4

12. Приведите примеры электролитов разных классов, при растворении которых в воде образуются одинаковые:

а) катионы;

б) анионы. Напишите соответствующие уравнения диссоциации.

Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток вследствие распада (диссоциации) на ионы. Основными классами неорганических электролитов являются кислоты, основания и соли.

а) Чтобы при растворении в воде электролиты разных классов образовывали одинаковые катионы, можно взять вещества, содержащие один и тот же катион, но относящиеся к разным классам. Например, можно выбрать основание и соль с одинаковым катионом металла.

В качестве примера возьмем катион натрия $Na^+$. Электролитами разных классов, которые его образуют, могут быть гидроксид натрия ($NaOH$, класс оснований) и хлорид натрия ($NaCl$, класс солей).

Уравнения их диссоциации в водном растворе:

Гидроксид натрия (сильное основание):

$NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$

Хлорид натрия (растворимая соль):

$NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$

Оба вещества являются сильными электролитами и при диссоциации образуют катион натрия $Na^+$.

Ответ: Примерами электролитов разных классов, образующих при диссоциации одинаковые катионы ($Na^+$), являются гидроксид натрия ($NaOH$) и хлорид натрия ($NaCl$). Уравнения диссоциации: $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$; $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$.

б) Чтобы при растворении в воде электролиты разных классов образовывали одинаковые анионы, можно взять вещества, содержащие один и тот же анион (кислотный остаток), но относящиеся к разным классам. Например, можно выбрать кислоту и соль с одинаковым анионом.

В качестве примера возьмем сульфат-анион $SO_4^{2-}$. Электролитами разных классов, которые его образуют, могут быть серная кислота ($H_2SO_4$, класс кислот) и сульфат калия ($K_2SO_4$, класс солей).

Уравнения их диссоциации в водном растворе:

Серная кислота (сильная кислота):

$H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

Сульфат калия (растворимая соль):

$K_2SO_4 \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$

Оба вещества являются сильными электролитами и при диссоциации образуют сульфат-анион $SO_4^{2-}$.

Ответ: Примерами электролитов разных классов, образующих при диссоциации одинаковые анионы ($SO_4^{2-}$), являются серная кислота ($H_2SO_4$) и сульфат калия ($K_2SO_4$). Уравнения диссоциации: $H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$; $K_2SO_4 \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$.

13. Напишите уравнения ступенчатой диссоциации хромовой кислоты $\text{H}_2\text{CrO}_4$, учитывая, что по первой ступени она диссоциирует полностью, а по второй — частично.

Хромовая кислота ($H_2CrO_4$) является двухосновной кислотой, поэтому ее электролитическая диссоциация в водном растворе протекает ступенчато.

Решение

Первая ступень диссоциации

Согласно условию задачи, по первой ступени хромовая кислота диссоциирует полностью. Это сильный электролит по первой ступени. Процесс диссоциации является необратимым, что в уравнении реакции обозначается однонаправленной стрелкой ($\to$). От молекулы кислоты отщепляется один катион водорода ($H^+$), в результате чего образуется кислотный остаток — гидрохромат-анион ($HCrO_4^-$).

$H_2CrO_4 \to H^+ + HCrO_4^-$

Вторая ступень диссоциации

По второй ступени, согласно условию, диссоциация является частичной. Это означает, что гидрохромат-ион является слабым электролитом. Процесс диссоциации обратим, и в растворе устанавливается химическое равновесие между ионами. В уравнении реакции это обозначается знаком обратимости ($\rightleftharpoons$). Гидрохромат-ион ($HCrO_4^-$) диссоциирует на катион водорода ($H^+$) и хромат-анион ($CrO_4^{2-}$).

$HCrO_4^- \rightleftharpoons H^+ + CrO_4^{2-}$

Ответ:
Уравнение диссоциации по первой ступени (полная диссоциация):
$H_2CrO_4 \to H^+ + HCrO_4^-$
Уравнение диссоциации по второй ступени (частичная диссоциация):
$HCrO_4^- \rightleftharpoons H^+ + CrO_4^{2-}$

1. К электролитам относят

1) водород

2) оксид меди(II)

3) соляную кислоту

4) сернистый газ

Решение

Электролиты — это вещества, которые при растворении в воде или в расплавленном состоянии распадаются на ионы (диссоциируют) и, как следствие, проводят электрический ток. К электролитам относятся кислоты, основания и соли.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) водород
Водород ($H_2$) — это простое вещество, газ. Его молекула состоит из двух атомов, соединенных ковалентной неполярной связью. В воде он не диссоциирует на ионы и, следовательно, не является электролитом.

2) оксид меди(II)
Оксид меди(II) ($CuO$) — это соединение с ионной связью, но оно практически нерастворимо в воде. Поскольку для проявления свойств электролита в растворе вещество должно диссоциировать, а оксид меди(II) не растворяется, он не является электролитом в водных растворах.

3) соляную кислоту
Соляная кислота — это водный раствор хлороводорода ($HCl$). В воде хлороводород, вещество с ковалентной полярной связью, полностью диссоциирует на ионы водорода ($H^+$) и хлорид-ионы ($Cl^-$): $HCl \xrightarrow{H_2O} H^+ + Cl^-$
Наличие свободных ионов обеспечивает электропроводность раствора, поэтому соляная кислота является сильным электролитом.

4) сернистый газ
Сернистый газ ($SO_2$) — это кислотный оксид. Он растворяется в воде с образованием слабой сернистой кислоты ($H_2SO_3$), которая является слабым электролитом (диссоциирует на ионы лишь частично). Хотя раствор сернистого газа в воде и проводит ток, соляная кислота является классическим и однозначным примером электролита (причем сильного).

Таким образом, из предложенных веществ к электролитам относится соляная кислота.

Ответ: 3