Страница 38 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Укажите характерное свойство кислот.

1) изменяют окраску фенолфталеина

2) разлагаются при нагревании

3) взаимодействуют с основными оксидами

4) не растворяются в воде

Решение

Проанализируем каждое из предложенных свойств, чтобы определить, какое из них является характерным для класса кислот.

1) изменяют окраску фенолфталеина

Данное утверждение неверно. Фенолфталеин является кислотно-основным индикатором, который остается бесцветным в кислой (pH < 7) и нейтральной средах. Окраску (малиновую) он приобретает только в щелочной среде (pH > 8,2). Таким образом, кислоты не изменяют цвет фенолфталеина.

2) разлагаются при нагревании

Это свойство присуще не всем кислотам. Некоторые кислоты, например, угольная ($H_2CO_3$) и сернистая ($H_2SO_3$), неустойчивы и легко разлагаются. Однако многие другие, такие как серная ($H_2SO_4$) или соляная ($HCl$), являются термически стабильными. Следовательно, это не является универсальным свойством для всех кислот.

3) взаимодействуют с основными оксидами

Это утверждение верно. Взаимодействие с основными оксидами (оксидами металлов) с образованием соли и воды является одним из ключевых и общих химических свойств всех кислот. Пример такой реакции: $H_2SO_4 + CaO \rightarrow CaSO_4 + H_2O$.

4) не растворяются в воде

Это утверждение в общем случае неверно. Большинство распространенных минеральных кислот (соляная, серная, азотная) хорошо растворяются в воде. Существуют и нерастворимые кислоты, например, кремниевая кислота ($H_2SiO_3$), но они являются скорее исключением, чем правилом.

Таким образом, единственным свойством из перечисленных, которое характерно для всех кислот, является их способность взаимодействовать с основными оксидами.

Ответ: 3

5. Серная кислота в растворе реагирует с веществом

1) $FeO$

2) $N_2O_5$

3) $Hg$

4) $KCl$

Решение

Серная кислота ($H_2SO_4$) является сильной кислотой. Чтобы определить, с каким из предложенных веществ она будет реагировать в растворе, необходимо проанализировать химические свойства каждого из них во взаимодействии с кислотами.

1) FeO
Оксид железа(II) ($FeO$) — это основный оксид. Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Эта реакция является классическим примером кислотно-основного взаимодействия.
Уравнение реакции: $FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$.
Таким образом, реакция протекает.

2) N₂O₅
Оксид азота(V) ($N_2O_5$) — это кислотный оксид (ангидрид азотной кислоты, $HNO_3$). Вещества одного класса (кислота и кислотный оксид) друг с другом, как правило, не реагируют. Реакция не протекает.

3) Hg
Ртуть ($Hg$) — это металл, который в электрохимическом ряду активности металлов стоит после водорода. Металлы, стоящие после водорода, не способны вытеснять водород из растворов разбавленных кислот. Реакция с разбавленной серной кислотой не идет. (Реакция возможна только с концентрированной серной кислотой, которая выступает в роли сильного окислителя, но условие "в растворе" обычно подразумевает разбавленную кислоту).

4) KCl
Хлорид калия ($KCl$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Реакция ионного обмена в растворе между серной кислотой и хлоридом калия не идет, так как в результате не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. Все исходные вещества и продукты ($K_2SO_4$ и $HCl$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде.

Следовательно, из представленного списка серная кислота в растворе вступает в реакцию только с оксидом железа(II).

Ответ: 1

6. Реакция протекает до конца при взаимодействии веществ, формулы которых

1) $FeCl_3$ и $H_2SO_4$

2) $Ba(OH)_2$ и $H_2SO_4$

3) $Na_2CO_3$ и $HNO_3$

4) $KNO_3$ и $NaCl$

Реакции ионного обмена в растворах протекают до конца (считаются необратимыми), если в результате взаимодействия ионов образуется одно из следующих веществ, уходящих из сферы реакции:

• осадок (практически нерастворимое вещество);
• газообразное вещество;
• слабый электролит (малодиссоциирующее вещество, чаще всего вода).

Проанализируем каждую из предложенных пар реагентов.

1) FeCl₃ и H₂SO₄

Взаимодействие хлорида железа(III) и серной кислоты является реакцией обмена между солью и сильной кислотой. Уравнение возможной реакции: $2FeCl_3 + 3H_2SO_4 \rightleftharpoons Fe_2(SO_4)_3 + 6HCl$. Все вещества, участвующие в реакции (и реагенты, и продукты), являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. В растворе они существуют преимущественно в виде ионов. Поскольку в результате реакции не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, то равновесие не смещается, и реакция не протекает до конца.

Ответ: Реакция не протекает до конца.

2) Ba(OH)₂ и H₂SO₄

Это реакция нейтрализации между сильным основанием (гидроксидом бария) и сильной кислотой (серной кислотой). Уравнение реакции: $Ba(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H_2O$. Эта реакция идет до конца, так как в результате образуются сразу два вещества, которые выводят ионы из раствора:
1. Сульфат бария $BaSO_4$ — это нерастворимая соль, которая выпадает в виде белого осадка.
2. Вода $H_2O$ — это очень слабый электролит. Образование и осадка, и воды сильно смещает равновесие в сторону продуктов, делая реакцию необратимой.

Ответ: Реакция протекает до конца.

3) Na₂CO₃ и HNO₃

Это реакция между солью слабой кислоты (карбонатом натрия) и сильной кислотой (азотной кислотой). Первоначально происходит обмен ионами: $Na_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2CO_3$. Однако угольная кислота $H_2CO_3$ является очень неустойчивой и сразу разлагается: $H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$. Полное ионное уравнение показывает, что в результате образуется газ и слабый электролит: $2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow 2Na^+ + 2NO_3^- + H_2O + CO_2\uparrow$. Выделение газообразного углекислого газа $CO_2$ и образование слабого электролита $H_2O$ являются движущими силами реакции, поэтому она протекает до конца.

Ответ: Реакция протекает до конца.

4) KNO₃ и NaCl

Взаимодействие нитрата калия и хлорида натрия — это реакция между двумя растворимыми солями. Уравнение возможной реакции обмена: $KNO_3 + NaCl \rightleftharpoons KCl + NaNO_3$. Все четыре соли ($KNO_3$, $NaCl$, $KCl$, $NaNO_3$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. В растворе просто будет находиться смесь ионов $K^+$, $NO_3^-$, $Na^+$, $Cl^-$. Никаких видимых признаков реакции (осадок, газ, вода) не наблюдается. Реакция не идет.

Ответ: Реакция не протекает до конца.

7. Сокращённое ионное уравнение $2\text{H}^+ + \text{SO}_3^{2-} = \text{SO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$ соответствует реакции между

1) серной кислотой и карбонатом натрия

2) соляной кислотой и сернистым газом

3) соляной кислотой и сульфитом калия

4) водой и сульфитом натрия

Данное сокращённое ионное уравнение $2H^+ + SO_3^{2-} = SO_2\uparrow + H_2O$ описывает взаимодействие сильной кислоты, которая в водном растворе является источником ионов водорода $H^+$, и растворимой соли-сульфита, которая диссоциирует с образованием сульфит-ионов $SO_3^{2-}$. В результате реакции образуется слабая и неустойчивая сернистая кислота ($H_2SO_3$), которая тут же разлагается на газообразный оксид серы(IV) ($SO_2$) и воду ($H_2O$).

Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) серной кислотой и карбонатом натрия

Взаимодействие серной кислоты ($H_2SO_4$) и карбоната натрия ($Na_2CO_3$). Оба вещества являются сильными электролитами (сильная кислота и растворимая соль).
Молекулярное уравнение реакции:
$H_2SO_4 + Na_2CO_3 = Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$
Сокращённое ионное уравнение, после исключения ионов-наблюдателей ($Na^+$ и $SO_4^{2-}$):
$2H^+ + CO_3^{2-} = H_2O + CO_2\uparrow$
Данное уравнение не соответствует исходному, так как в нем участвует карбонат-ион ($CO_3^{2-}$), а не сульфит-ион.

2) соляной кислотой и сернистым газом

Сернистый газ ($SO_2$) является продуктом реакции, указанной в условии, а не реагентом. Реакция между соляной кислотой ($HCl$) и $SO_2$ в обычных условиях не протекает.

3) соляной кислотой и сульфитом калия

Взаимодействие соляной кислоты ($HCl$) и сульфита калия ($K_2SO_3$). Соляная кислота — сильная, а сульфит калия — растворимая соль.
Молекулярное уравнение реакции:
$2HCl + K_2SO_3 = 2KCl + H_2O + SO_2\uparrow$
Полное ионное уравнение:
$2H^+ + 2Cl^- + 2K^+ + SO_3^{2-} = 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + SO_2\uparrow$
Сокращённое ионное уравнение, после исключения ионов-наблюдателей ($K^+$ и $Cl^-$):
$2H^+ + SO_3^{2-} = SO_2\uparrow + H_2O$
Это уравнение полностью совпадает с уравнением в условии задачи.

4) водой и сульфитом натрия

Взаимодействие воды ($H_2O$) и сульфита натрия ($Na_2SO_3$). В этом случае происходит гидролиз сульфит-иона, так как он является анионом слабой кислоты.
Уравнение гидролиза:
$SO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSO_3^- + OH^-$
Эта реакция является обратимой и приводит к созданию слабощелочной среды. В ней не участвуют ионы $H^+$ в качестве реагента и не образуется сернистый газ в качестве основного продукта.

Ответ: 3.

8. Хлорид кальция образуется при взаимодействии веществ, формулы которых

1) $Ca(OH)_2$ и $KCl$

2) $CaO$ и $NaCl$

3) $CaCO_3$ и $HCl$

4) $Ca(NO_3)_2$ и $HCl$

Решение

Для решения этой задачи необходимо проанализировать возможность протекания химической реакции для каждой из предложенных пар веществ с образованием хлорида кальция ($CaCl_2$). Реакция ионного обмена в растворе протекает до конца, если в результате образуется осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (например, вода).

1) $Ca(OH)_2$ и $KCl$
Реакция между гидроксидом кальция (основание) и хлоридом калия (соль). Уравнение возможной реакции обмена: $Ca(OH)_2 + 2KCl \leftrightarrow CaCl_2 + 2KOH$ Эта реакция не протекает, так как все возможные продукты ($CaCl_2$ и $KOH$) хорошо растворимы в воде и являются сильными электролитами, как и исходный хлорид калия. Условия для протекания реакции ионного обмена не выполняются.

2) $CaO$ и $NaCl$
Реакция между оксидом кальция (основный оксид) и хлоридом натрия (соль). В водных растворах эта реакция не идет. Оксид кальция сначала реагирует с водой, образуя гидроксид кальция $Ca(OH)_2$, а дальнейшее взаимодействие с $NaCl$ невозможно, как показано в пункте 1.

3) $CaCO_3$ и $HCl$
Реакция между карбонатом кальция (соль) и соляной кислотой. Карбонат кальция — соль слабой и неустойчивой угольной кислоты, а соляная кислота — сильная. Реакция протекает с выделением газа: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$ В результате реакции образуется растворимая соль хлорид кальция, вода и углекислый газ. Так как одно из условий протекания реакции ионного обмена (выделение газа) выполняется, эта реакция идет до конца. Следовательно, этот вариант верный.

4) $Ca(NO_3)_2$ и $HCl$
Реакция между нитратом кальция (соль) и соляной кислотой. Уравнение возможной реакции обмена: $Ca(NO_3)_2 + 2HCl \leftrightarrow CaCl_2 + 2HNO_3$ Эта реакция является обратимой и практически не протекает, так как все исходные вещества и продукты реакции являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде.

Ответ: 3

9. Фосфорная кислота реагирует с каждым из веществ, формулы которых

1) $CaO$, $Hg$, $KNO_3$

2) $BaCl_2$, $K_2O$, $NaOH$

3) $H_2SO_3$, $Fe(OH)_2$, $Mg$

4) $Na_2SO_4$, $Al$, $SO_2$

Решение

Фосфорная кислота ($H_3PO_4$) является кислотой средней силы и проявляет все типичные свойства кислот: реагирует с основными и амфотерными оксидами, основаниями и амфотерными гидроксидами, активными металлами (стоящими до водорода в ряду напряжений), а также с солями более слабых или летучих кислот. Проанализируем каждый набор веществ.

1) CaO, Hg, KNO₃

Фосфорная кислота вступает в реакцию с оксидом кальция ($CaO$) как с основным оксидом: $2H_3PO_4 + 3CaO \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2O$.
Реакция с ртутью ($Hg$) не идет, так как ртуть — малоактивный металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода, и не может вытеснить его из раствора кислоты-неокислителя.
Реакция с нитратом калия ($KNO_3$) невозможна, так как это соль сильной азотной кислоты, и в ходе реакции обмена не образуется ни осадка, ни газа, а образующаяся азотная кислота сильнее исходной фосфорной.
Поскольку не все вещества из данного перечня реагируют с фосфорной кислотой, этот вариант не является верным.

2) BaCl₂, K₂O, NaOH

Фосфорная кислота реагирует с хлоридом бария ($BaCl_2$), образуя нерастворимый осадок фосфата бария: $2H_3PO_4 + 3BaCl_2 \rightarrow Ba_3(PO_4)_2\downarrow + 6HCl$.
Фосфорная кислота реагирует с оксидом калия ($K_2O$), который является основным оксидом: $2H_3PO_4 + 3K_2O \rightarrow 2K_3PO_4 + 3H_2O$.
Фосфорная кислота вступает в реакцию нейтрализации с гидроксидом натрия ($NaOH$), который является щелочью: $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$.
Все вещества из данного перечня реагируют с фосфорной кислотой, следовательно, этот вариант является правильным.

3) H₂SO₃, Fe(OH)₂, Mg

Фосфорная кислота не реагирует с сернистой кислотой ($H_2SO_3$), так как оба вещества являются кислотами.
Реакция с гидроксидом железа(II) ($Fe(OH)_2$), нерастворимым основанием, протекает: $2H_3PO_4 + 3Fe(OH)_2 \rightarrow Fe_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$.
Реакция с магнием ($Mg$), активным металлом, протекает с вытеснением водорода: $2H_3PO_4 + 3Mg \rightarrow Mg_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2\uparrow$.
Поскольку не все вещества из данного перечня реагируют с фосфорной кислотой, этот вариант не является верным.

4) Na₂SO₄, Al, SO₂

Реакция с сульфатом натрия ($Na_2SO_4$) не идет, так как фосфорная кислота слабее серной, и продукты реакции растворимы.
Реакция с алюминием ($Al$), активным металлом, возможна: $2H_3PO_4 + 2Al \rightarrow 2AlPO_4\downarrow + 3H_2\uparrow$.
Реакция с оксидом серы(IV) ($SO_2$), кислотным оксидом, не идет.
Поскольку не все вещества из данного перечня реагируют с фосфорной кислотой, этот вариант не является верным.

Ответ: 2

10. Верны ли следующие суждения о реакциях ионного обмена?

А. Реакция между электролитами возможна только в случае образования газа.

Б. Реакция между серной кислотой и хлоридом бария не протекает, так как не образуется газ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Для определения верности суждений необходимо проанализировать каждое из них с точки зрения условий протекания реакций ионного обмена.

А. Реакция между электролитами возможна только в случае образования газа.

Это суждение является неверным. Реакции ионного обмена в растворах электролитов протекают до конца (считаются необратимыми) при выполнении хотя бы одного из трех условий:
1. Образование нерастворимого вещества (осадка). Например, реакция между нитратом серебра и хлоридом натрия: $AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$.
2. Выделение газообразного вещества. Например, реакция между карбонатом натрия и соляной кислотой: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$.
3. Образование слабого электролита, чаще всего воды. Например, реакция нейтрализации: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.
Поскольку образование газа — это лишь одно из трех возможных условий, а не единственное, данное утверждение ложно.

Б. Реакция между серной кислотой и хлоридом бария не протекает, так как не образуется газ.

Это суждение также является неверным. Рассмотрим уравнение реакции между серной кислотой ($H_2SO_4$) и хлоридом бария ($BaCl_2$):
$H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$
В результате этой реакции образуется сульфат бария ($BaSO_4$) — вещество, нерастворимое в воде, которое выпадает в осадок. Согласно условиям протекания реакций ионного обмена, образование осадка является достаточной причиной для того, чтобы реакция протекала до конца. Следовательно, первая часть утверждения («Реакция... не протекает») является ложной. Реакция протекает, и её движущей силой является образование осадка, а не отсутствие газа.

Таким образом, оба суждения, А и Б, являются неверными.

Ответ: 4