Страница 37 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Установите соответствие между ионом и формулой электролита, при диссоциации которого этот ион образуется.

ИОН

А $\text{SO}_4^{2-}$

В) $\text{Ba}^{2+}$

Б) $\text{H}^+$

ФОРМУЛА ЭЛЕКТРОЛИТА

1) $\text{BaSO}_4$

2) $\text{H}_2\text{SiO}_3$

3) $\text{Ba(OH)}_2$

4) $\text{BaCl}_2$

5) $\text{H}_2\text{SO}_4$

Для установления соответствия необходимо проанализировать диссоциацию каждого из предложенных электролитов в водном растворе.

Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток вследствие диссоциации на ионы.

1. $BaSO_4$ (сульфат бария) — практически нерастворимая в воде соль. Является очень слабым электролитом. Диссоциирует в незначительной степени:
   $BaSO_4 \rightleftharpoons Ba^{2+} + SO_4^{2-}$
2. $H_2SiO_3$ (кремниевая кислота) — очень слабая, нерастворимая в воде кислота. Является слабым электролитом:
   $H_2SiO_3 \rightleftharpoons 2H^+ + SiO_3^{2-}$ (диссоциация идет ступенчато и в очень малой степени)
3. $Ba(OH)_2$ (гидроксид бария) — щёлочь, сильное основание, хорошо растворимое в воде. Является сильным электролитом:
   $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$
4. $BaCl_2$ (хлорид бария) — растворимая соль, сильный электролит:
   $BaCl_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2Cl^-$
5. $H_2SO_4$ (серная кислота) — сильная кислота, сильный электролит:
   $H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$ (диссоциация по второй ступени неполная, но для общих случаев принимается как полная)

Теперь сопоставим каждый ион с формулой электролита.

А) $SO_4^{2-}$
Сульфат-ион $SO_4^{2-}$ может образоваться при диссоциации сульфата бария $BaSO_4$ (1) и серной кислоты $H_2SO_4$ (5). Серная кислота является сильным электролитом, в то время как сульфат бария практически нерастворим и является очень слабым электролитом. Следовательно, наиболее подходящим источником сульфат-ионов в данном контексте является серная кислота.
$H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$
Таким образом, иону $SO_4^{2-}$ соответствует электролит $H_2SO_4$.
Ответ: 5

Б) $H^+$
Ион водорода $H^+$ (катион водорода) образуется при диссоциации кислот. В списке представлены две кислоты: кремниевая $H_2SiO_3$ (2) и серная $H_2SO_4$ (5). Поскольку вариант (5) уже сопоставлен с ионом в пункте А, для иона $H^+$ остается вариант (2). Кремниевая кислота, хоть и является слабой и нерастворимой, при диссоциации образует ионы водорода.
$H_2SiO_3 \rightleftharpoons H^+ + HSiO_3^{-}$
Таким образом, иону $H^+$ соответствует электролит $H_2SiO_3$.
Ответ: 2

В) $Ba^{2+}$
Катион бария $Ba^{2+}$ может образоваться при диссоциации $BaSO_4$ (1), $Ba(OH)_2$ (3) и $BaCl_2$ (4). Варианты (2) и (5) уже использованы. Из оставшихся вариантов, $Ba(OH)_2$ и $BaCl_2$ являются сильными электролитами, в отличие от нерастворимого $BaSO_4$. Оба, гидроксид бария и хлорид бария, являются хорошими источниками ионов $Ba^{2+}$. В задачах на соответствие обычно предполагается однозначный ответ. Хлорид бария ($BaCl_2$) — это типичная растворимая соль, которая полностью диссоциирует в растворе.
$BaCl_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2Cl^-$
Таким образом, иону $Ba^{2+}$ соответствует электролит $BaCl_2$.
Ответ: 4

12. Напишите формулы двух электролитов, при растворении которых в воде образуются одинаковые:

а) сложные анионы;

б) катионы.

Приведите соответствующие уравнения диссоциации.

Решение

а) Для получения одинаковых сложных анионов можно взять две разные соли одной и той же кислоты. Например, сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и сульфат калия ($K_2SO_4$). При растворении в воде оба этих электролита диссоциируют с образованием одинакового сложного сульфат-аниона ($SO_4^{2-}$).

Уравнения диссоциации:
$Na_2SO_4 \leftrightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$
$K_2SO_4 \leftrightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$

Ответ: Формулы электролитов: $Na_2SO_4$ и $K_2SO_4$. Уравнения диссоциации: $Na_2SO_4 \leftrightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$; $K_2SO_4 \leftrightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$.

б) Для получения одинаковых катионов можно взять две разные соли одного и того же металла. Например, хлорид натрия ($NaCl$) и сульфат натрия ($Na_2SO_4$). При растворении в воде оба этих электролита диссоциируют с образованием одинакового катиона натрия ($Na^+$).

Уравнения диссоциации:
$NaCl \leftrightarrow Na^+ + Cl^-$
$Na_2SO_4 \leftrightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Ответ: Формулы электролитов: $NaCl$ и $Na_2SO_4$. Уравнения диссоциации: $NaCl \leftrightarrow Na^+ + Cl^-$; $Na_2SO_4 \leftrightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$.

13. Напишите уравнения ступенчатой диссоциации сероводородной кислоты.

Сероводородная кислота ($H_2S$) является слабой двухосновной кислотой. Это означает, что в водном растворе ее молекулы диссоциируют (распадаются на ионы) ступенчато, то есть в две стадии, последовательно отщепляя по одному иону водорода ($H^+$).

Процесс ступенчатой диссоциации сероводородной кислоты можно представить в виде двух обратимых реакций.

На первой ступени от молекулы сероводорода отщепляется один протон, в результате чего образуется гидросульфид-ион ($HS^−$). Так как $H_2S$ — слабая кислота, равновесие этой реакции смещено в сторону исходного вещества (недиссоциированных молекул).

Уравнение первой ступени диссоциации:

$H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$

На второй ступени гидросульфид-ион, который сам является очень слабой кислотой, диссоциирует с отщеплением второго протона. В результате образуется сульфид-ион ($S^{2−}$). Эта реакция протекает в значительно меньшей степени, чем первая.

Уравнение второй ступени диссоциации:

$HS^- \rightleftharpoons H^+ + S^{2-}$

Таким образом, в водном растворе сероводородной кислоты основными частицами являются недиссоциированные молекулы $H_2S$, в меньшем количестве присутствуют ионы $H^+$ и $HS^-$, и в очень незначительном количестве — ионы $S^{2-}$.

Ответ:

I ступень: $H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$

II ступень: $HS^- \rightleftharpoons H^+ + S^{2-}$

1. Выберите формулу двухосновной кислородсодержащей кислоты.

1) $H_2SO_4$
2) $H_2S$
3) $HNO_2$
4) $H_3PO_4$

Для того чтобы выбрать формулу двухосновной кислородсодержащей кислоты, необходимо проанализировать каждую предложенную формулу на соответствие двум условиям: кислота должна быть кислородсодержащей (содержать в своем составе атомы кислорода) и двухосновной (содержать два атома водорода, способных замещаться на атомы металла).

1) $H_2SO_4$

Серная кислота. Эта кислота содержит в своем составе четыре атома кислорода, следовательно, она является кислородсодержащей. Молекула $H_2SO_4$ содержит два атома водорода, поэтому кислота является двухосновной. Таким образом, серная кислота полностью удовлетворяет условиям задачи.

2) $H_2S$

Сероводородная кислота. Эта кислота является двухосновной, так как содержит два атома водорода. Однако в ее составе отсутствуют атомы кислорода, поэтому она относится к классу бескислородных кислот и не соответствует условию.

3) $HNO_2$

Азотистая кислота. Эта кислота является кислородсодержащей, но в ее молекуле содержится только один атом водорода. Следовательно, она является одноосновной, а не двухосновной, и не соответствует условию.

4) $H_3PO_4$

Ортофосфорная кислота. Эта кислота является кислородсодержащей, но в ее молекуле содержится три атома водорода. Следовательно, она является трехосновной, а не двухосновной, и не соответствует условию.

Вывод: единственная формула, которая описывает двухосновную кислородсодержащую кислоту, это $H_2SO_4$.

Ответ: 1

2. К слабым электролитам относят кислоту

1) серную

2) азотистую

3) соляную

4) азотную

Решение

Для ответа на данный вопрос необходимо классифицировать предложенные кислоты по силе, то есть по их способности к диссоциации (распаду на ионы) в водном растворе. Сила электролита определяется степенью его диссоциации.

• Сильные электролиты в водных растворах практически полностью диссоциируют на ионы. К ним относятся большинство сильных кислот, щелочи и растворимые соли.
• Слабые электролиты диссоциируют лишь частично, в их растворах устанавливается равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) серную
Серная кислота, формула которой $H_2SO_4$, является одной из самых сильных минеральных кислот. В водном растворе она практически полностью диссоциирует, особенно по первой ступени, что делает её сильным электролитом.

2) азотистую
Азотистая кислота ($HNO_2$) является слабой кислотой. В водном растворе она диссоциирует лишь в незначительной степени, и процесс является обратимым: $HNO_2 \rightleftharpoons H^+ + NO_2^-$ Поскольку диссоциация неполная, азотистая кислота относится к слабым электролитам.

3) соляную
Соляная (или хлороводородная) кислота ($HCl$) — это типичный пример сильной кислоты. В воде она полностью распадается на ионы водорода ($H^+$) и хлорид-ионы ($Cl^-$), поэтому является сильным электролитом.

4) азотную
Азотная кислота ($HNO_3$) также относится к сильным кислотам. В водном растворе она полностью диссоциирует на ионы, что классифицирует её как сильный электролит.

Таким образом, из всех перечисленных кислот только азотистая является слабым электролитом.
Ответ: 2

3. Анионы с зарядом $1-$ содержатся в растворе кислоты

1) серной

2) соляной

3) фосфорной

4) сероводородной

Для определения, раствор какой из кислот содержит анионы с зарядом 1–, необходимо рассмотреть процесс электролитической диссоциации каждой кислоты в воде.

1) серной

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная, двухосновная кислота. Её диссоциация в водном растворе протекает ступенчато. Первая ступень протекает практически полностью, вторая — обратимо.

I ступень: $H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$

II ступень: $HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

В растворе серной кислоты присутствуют гидросульфат-анионы $HSO_4^-$ с зарядом 1– и сульфат-анионы $SO_4^{2-}$ с зарядом 2–. Таким образом, анионы с зарядом 1– содержатся в растворе.

2) соляной

Соляная кислота ($HCl$) — сильная, одноосновная кислота. Она диссоциирует в одну ступень, и этот процесс необратим в разбавленных растворах.

$HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$

В растворе соляной кислоты образуется только один вид анионов — хлорид-ионы $Cl^-$, имеющие заряд 1–.

3) фосфорной

Фосфорная (ортофосфорная) кислота ($H_3PO_4$) — слабая, трехосновная кислота. Её диссоциация протекает обратимо в три ступени.

I ступень: $H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^-$

II ступень: $H_2PO_4^- \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$

III ступень: $HPO_4^{2-} \rightleftharpoons H^+ + PO_4^{3-}$

В растворе фосфорной кислоты одновременно присутствуют анионы с разным зарядом: дигидрофосфат-ионы $H_2PO_4^-$ (заряд 1–), гидрофосфат-ионы $HPO_4^{2-}$ (заряд 2–) и фосфат-ионы $PO_4^{3-}$ (заряд 3–). Таким образом, анионы с зарядом 1– содержатся в растворе.

4) сероводородной

Сероводородная кислота ($H_2S$) — очень слабая, двухосновная кислота. Диссоциация протекает обратимо в две ступени.

I ступень: $H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$

II ступень: $HS^- \rightleftharpoons H^+ + S^{2-}$

В растворе сероводородной кислоты присутствуют гидросульфид-анионы $HS^-$ с зарядом 1– и сульфид-анионы $S^{2-}$ с зарядом 2–. Таким образом, анионы с зарядом 1– содержатся в растворе.

Анализ показывает, что анионы с зарядом 1– образуются при диссоциации всех четырех кислот. Однако, в заданиях с единственным правильным ответом обычно требуется выбрать наиболее точный и однозначный вариант. Соляная кислота является одноосновной, и при её диссоциации образуются только анионы с зарядом 1–. Все остальные предложенные кислоты — многоосновные, и в их растворах всегда присутствует смесь анионов с разными зарядами. Следовательно, наиболее подходящим ответом является соляная кислота.

Ответ: 2