Страница 40 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Кислоты при диссоциации в водном растворе образуют

1) ионы металла и ионы кислотного остатка

2) ионы металла и гидроксид-ионы

3) ионы водорода и ионы кислотного остатка

4) ионы аммония и ионы кислотного остатка

Решение

Согласно теории электролитической диссоциации, кислотами называют сложные вещества, которые при диссоциации в водном растворе распадаются на катионы водорода ($H^+$) и анионы кислотного остатка ($An^{n-}$). Именно наличие катионов водорода обусловливает общие химические свойства кислот.

Общая схема процесса диссоциации кислоты выглядит следующим образом:

$H_nAn \rightleftharpoons nH^+ + An^{n-}$

Например, диссоциация соляной кислоты ($HCl$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) в воде:

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

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

Теперь проанализируем варианты, предложенные в задаче:

1) ионы металла и ионы кислотного остатка
На такие ионы диссоциируют соли. Например, хлорид натрия ($NaCl$) диссоциирует на ион металла натрия ($Na^+$) и ион кислотного остатка хлора ($Cl^-$). Этот вариант неверен.

2) ионы металла и гидроксид-ионы
На такие ионы диссоциируют растворимые основания (щёлочи). Например, гидроксид калия ($KOH$) диссоциирует на ион металла калия ($K^+$) и гидроксид-ион ($OH^-$). Этот вариант неверен.

3) ионы водорода и ионы кислотного остатка
Этот вариант полностью соответствует определению кислот в рамках теории электролитической диссоциации. Этот вариант является правильным.

4) ионы аммония и ионы кислотного остатка
На такие ионы диссоциируют соли аммония. Например, хлорид аммония ($NH_4Cl$) диссоциирует на ион аммония ($NH_4^+$) и ион кислотного остатка хлора ($Cl^-$). Этот вариант неверен.

Ответ: 3

4. Хлорид-ионы образуются при электролитической диссоциации вещества, формулы которого

1) $HClO_3$

2) $HCl$

3) $HClO$

4) $HClO_4$

Вопрос заключается в том, какое из предложенных веществ при электролитической диссоциации в водном растворе образует хлорид-ионы ($Cl^−$). Электролитическая диссоциация — это процесс распада вещества на ионы при его растворении или плавлении.

Рассмотрим диссоциацию каждого из представленных веществ:

1) $HClO_3$
Хлорноватая кислота ($HClO_3$) — это кислородсодержащая кислота. При диссоциации она распадается на катион водорода ($H^+$) и анион кислотного остатка, который называется хлорат-ионом ($ClO_3^−$).
Уравнение диссоциации:
$HClO_3 \rightleftharpoons H^+ + ClO_3^−$
Образуется хлорат-ион, а не хлорид-ион.

2) $HCl$
Соляная (или хлороводородная) кислота ($HCl$) — это бескислородная кислота. При диссоциации она распадается на катион водорода ($H^+$) и анион хлора, который называется хлорид-ионом ($Cl^−$).
Уравнение диссоциации:
$HCl \rightleftharpoons H^+ + Cl^−$
В результате диссоциации этого вещества образуется хлорид-ион.

3) $HClO$
Хлорноватистая кислота ($HClO$) — это кислородсодержащая кислота. При диссоциации она распадается на катион водорода ($H^+$) и анион кислотного остатка, который называется гипохлорит-ионом ($ClO^−$).
Уравнение диссоциации:
$HClO \rightleftharpoons H^+ + ClO^−$
Образуется гипохлорит-ион, а не хлорид-ион.

4) $HClO_4$
Хлорная кислота ($HClO_4$) — это кислородсодержащая кислота. При диссоциации она распадается на катион водорода ($H^+$) и анион кислотного остатка, который называется перхлорат-ионом ($ClO_4^−$).
Уравнение диссоциации:
$HClO_4 \rightleftharpoons H^+ + ClO_4^−$
Образуется перхлорат-ион, а не хлорид-ион.

Таким образом, единственным веществом из списка, которое при диссоциации образует хлорид-ионы ($Cl^−$), является соляная кислота ($HCl$).

Ответ: 2.

5. Соляная кислота реагирует с веществом

1) $Fe$

2) $Ag$

3) $S$

4) $KNO_3$

Для того чтобы определить, с каким из предложенных веществ будет реагировать соляная кислота ($HCl$), необходимо рассмотреть химические свойства каждого вещества по отдельности.

1) Fe

Железо ($Fe$) является металлом, который в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит левее водорода ($H$). Согласно общим химическим свойствам кислот, металлы, стоящие до водорода, вытесняют его из растворов кислот-неокислителей (каковой и является соляная кислота). Реакция протекает с образованием соли (хлорида железа(II)) и выделением газообразного водорода.
Уравнение реакции: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$.
Следовательно, эта реакция возможна.

2) Ag

Серебро ($Ag$) — это металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода ($H$). Такие металлы не способны вытеснять водород из растворов кислот-неокислителей. Серебро может вступать в реакцию только с сильными кислотами-окислителями, такими как азотная кислота или концентрированная серная кислота.
$Ag + HCl \rightarrow$ реакция не идет.

3) S

Сера ($S$) — это неметалл. Соляная кислота не проявляет достаточно сильных окислительных свойств для того, чтобы реагировать с серой при обычных условиях.
$S + HCl \rightarrow$ реакция не идет.

4) KNO₃

Нитрат калия ($KNO_3$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HNO_3$). Соляная кислота ($HCl$) также является сильной. Реакция ионного обмена между кислотой и солью происходит только тогда, когда один из продуктов является слабым электролитом, осадком или газом. При взаимодействии $HCl$ и $KNO_3$ могли бы образоваться $KCl$ и $HNO_3$. Оба этих вещества являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде.
$KNO_3 + HCl \nrightarrow$
Таким образом, реакция обмена не идет, так как нет движущей силы реакции.

Исходя из анализа, единственное вещество из списка, вступающее в реакцию с соляной кислотой, — это железо.

Ответ: 1.

6. Реакция протекает до конца в результате образования газа при взаимодействии веществ, формулы которых

1) $FeCl_3$ и $H_2SO_4$

2) $Ba(OH)_2$ и $K_2SO_4$

3) $Na_2CO_3$ и $HNO_3$

4) $KNO_3$ и $NaCl$

Реакции ионного обмена в растворах протекают необратимо (до конца) в том случае, если в результате взаимодействия ионов образуется вещество, уходящее из сферы реакции. Таким веществом может быть нерастворимое соединение (осадок), газообразное вещество или слабый электролит (например, вода). Проанализируем каждую из предложенных пар веществ.

1) FeCl₃ и H₂SO₄
При взаимодействии хлорида железа(III) и серной кислоты возможна реакция обмена: $2FeCl_3 + 3H_2SO_4 \rightleftharpoons Fe_2(SO_4)_3 + 6HCl$. В водном растворе все участвующие в реакции вещества (и исходные, и продукты) являются сильными электролитами и хорошо растворимы. Следовательно, видимых признаков реакции не наблюдается, и она не идет до конца, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.
Ответ: не подходит.

2) Ba(OH)₂ и K₂SO₄
При взаимодействии гидроксида бария и сульфата калия протекает реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде сульфат бария: $Ba(OH)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KOH$. Реакция протекает до конца, но её движущей силой является образование осадка, а не газа.
Ответ: не подходит.

3) Na₂CO₃ и HNO₃
При взаимодействии карбоната натрия (соль слабой угольной кислоты) и сильной азотной кислоты происходит реакция обмена: $Na_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2CO_3$. Образующаяся в ходе реакции угольная кислота ($H_2CO_3$) является неустойчивой и сразу же разлагается на воду и углекислый газ, который выделяется из раствора: $H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$. Таким образом, выделение газа является признаком реакции и смещает равновесие в сторону продуктов, заставляя реакцию протекать до конца.
Ответ: подходит.

4) KNO₃ и NaCl
Нитрат калия и хлорид натрия являются растворимыми солями сильных кислот и сильных оснований. При их смешении в растворе реакция обмена не происходит, так как все возможные продукты ($KCl$ и $NaNO_3$) также являются хорошо растворимыми солями и сильными электролитами. В растворе будут находиться только ионы $K^+$, $NO_3^-$, $Na^+$, $Cl^-$.
Ответ: не подходит.

Таким образом, реакция протекает до конца в результате образования газа только при взаимодействии веществ, указанных в пункте 3.

Ответ: 3

7. Сокращённое ионное уравнение $Ba^{2+} + SO_4^{2-} = BaSO_4 \downarrow$ соответствует взаимодействию между

1) карбонатом бария и сульфатом калия

2) хлоридом бария и оксидом серы(IV)

3) нитратом бария и серной кислотой

4) барием и сульфатом натрия

Решение

Сокращенное ионное уравнение $Ba^{2+} + SO_4^{2-} = BaSO_4 \downarrow$ описывает реакцию ионного обмена, в результате которой из ионов бария ($Ba^{2+}$) и сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$) образуется нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$). Чтобы такая реакция произошла, необходимо, чтобы исходные вещества были растворимыми в воде и при диссоциации предоставляли в раствор эти ионы. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) карбонатом бария и сульфатом калия

Карбонат бария ($BaCO_3$) — это нерастворимая в воде соль. Следовательно, в растворе не будет достаточного количества ионов $Ba^{2+}$ для реакции. Сульфат калия ($K_2SO_4$) — растворимая соль, которая диссоциирует на ионы $K^+$ и $SO_4^{2-}$. Поскольку один из реагентов нерастворим, реакция ионного обмена между этими веществами в водном растворе не пойдет. Этот вариант не подходит.

Ответ: неверно.

2) хлоридом бария и оксидом серы(IV)

Хлорид бария ($BaCl_2$) — растворимая соль, диссоциирующая на ионы $Ba^{2+}$ и $Cl^{-}$. Оксид серы(IV) ($SO_2$) — это кислотный оксид, который при растворении в воде образует слабую сернистую кислоту ($H_2SO_3$). Сернистая кислота диссоциирует с образованием сульфит-ионов ($SO_3^{2-}$), а не сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$). Следовательно, в результате этой реакции не может образоваться сульфат бария ($BaSO_4$). Этот вариант не подходит.

Ответ: неверно.

3) нитратом бария и серной кислотой

Нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$) — растворимая соль, которая в водном растворе диссоциирует на ионы $Ba^{2+}$ и $NO_3^{-}$. Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота, которая полностью диссоциирует на ионы $2H^{+}$ и $SO_4^{2-}$. Оба реагента предоставляют в раствор необходимые для реакции ионы.

Молекулярное уравнение реакции:
$Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$

Полное ионное уравнение:
$Ba^{2+} + 2NO_3^{-} + 2H^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H^{+} + 2NO_3^{-}$

Сокращая одинаковые ионы (наблюдатели $H^{+}$ и $NO_3^{-}$) в левой и правой частях, получаем сокращенное ионное уравнение:
$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

Это уравнение полностью совпадает с данным в условии. Этот вариант подходит.

Ответ: верно.

4) барием и сульфатом натрия

Барий ($Ba$) — это металл (простое вещество), а не ион $Ba^{2+}$ в растворе. В реакции с водным раствором сульфата натрия ($Na_2SO_4$) барий, как активный металл, сначала будет реагировать с водой: $Ba + 2H_2O \rightarrow Ba(OH)_2 + H_2 \uparrow$. Заданное сокращенное ионное уравнение описывает прямую реакцию между ионами (реакцию ионного обмена), а не многостадийный процесс, начинающийся с окислительно-восстановительной реакции. Поэтому этот вариант не является прямым соответствием.

Ответ: неверно.

8. Сульфат меди(II) образуется при взаимодействии веществ, формулы которых

1) $Cu$ и $H_2SO_4$

2) $CuO$ и $H_2SO_3$

3) $CuCl_2$ и $Na_2SO_4$

4) $Cu(OH)_2$ и $H_2SO_4$

Для того чтобы определить, в результате какой из предложенных реакций образуется сульфат меди(II) ($CuSO_4$), необходимо рассмотреть каждую пару реагентов.

1) Cu и H₂SO₄

Медь ($Cu$) — металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода, поэтому она не реагирует с разбавленной серной кислотой ($H_2SO_4$). Реакция протекает только с концентрированной серной кислотой, и это окислительно-восстановительная реакция, в результате которой действительно образуется сульфат меди(II):

$Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

Однако, поскольку концентрация кислоты в условии не уточнена, а реакция с разбавленной кислотой не идет, этот вариант является неоднозначным. В школьных заданиях обычно выбирают более однозначные реакции.

2) CuO и H₂SO₃

Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид, который реагирует с кислотами. Сернистая кислота ($H_2SO_3$) — это кислота, соответствующая сульфит-иону ($SO_3^{2-}$). При их взаимодействии образуется соль сернистой кислоты — сульфит меди(II), а не сульфат:

$CuO + H_2SO_3 \rightarrow CuSO_3 + H_2O$

Таким образом, этот вариант не подходит.

3) CuCl₂ и Na₂SO₄

Реакция между хлоридом меди(II) ($CuCl_2$) и сульфатом натрия ($Na_2SO_4$) является реакцией ионного обмена в растворе. Такие реакции идут до конца только в случае образования осадка, газа или слабого электролита (например, воды). Возможные продукты реакции — сульфат меди(II) ($CuSO_4$) и хлорид натрия ($NaCl$).

$CuCl_2 + Na_2SO_4 \rightleftharpoons CuSO_4 + 2NaCl$

Согласно таблице растворимости, все четыре соли (и исходные, и продукты) хорошо растворимы в воде. Это означает, что в растворе будут находиться только ионы, и видимой реакции не произойдет. Этот вариант не подходит.

4) Cu(OH)₂ и H₂SO₄

Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) является нерастворимым основанием. Он реагирует с сильной серной кислотой ($H_2SO_4$) в реакции нейтрализации. В результате этой реакции образуется соль и вода:

$Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

Продуктом реакции является именно сульфат меди(II) ($CuSO_4$). Эта реакция является классическим и однозначным способом получения соли из основания и кислоты. Следовательно, этот вариант является правильным.

Ответ: 4

9. Соляная кислота взаимодействует с каждым из веществ, формулы которых

1) $Ca(OH)_2$, $Fe$, $MgO$

2) $K_2SO_4$, $Al$, $NaOH$

3) $AgNO_3$, $P_2O_5$, $CaO$

4) $SO_3$, $KOH$, $Zn$

Решение:

Соляная кислота (HCl) – это сильная кислота, которая вступает в реакции с широким кругом веществ. Для решения задачи необходимо проверить, все ли вещества в каждой из предложенных групп реагируют с HCl.

Основные типы реакций для соляной кислоты:
- с основаниями (реакция нейтрализации);
- с основными и амфотерными оксидами;
- с металлами, стоящими в ряду активности левее водорода;
- с солями, если в результате образуется осадок, газ или вода.
Соляная кислота не реагирует с кислотными оксидами (такими как $SO_3$, $P_2O_5$) и с солями сильных кислот, если реакция не приводит к образованию осадка или газа (например, с $K_2SO_4$).

Проанализируем каждую группу веществ:

1) Ca(OH)₂, Fe, MgO

Все вещества в этой группе реагируют с соляной кислотой:
- Гидроксид кальция $Ca(OH)_2$ – основание, вступает в реакцию нейтрализации: $Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$
- Железо Fe – металл, стоящий до водорода в ряду активности, реагирует с вытеснением водорода: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$
- Оксид магния MgO – основный оксид, реагирует с кислотой с образованием соли и воды: $MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$
Вывод: эта группа подходит, так как все вещества в ней реагируют с HCl.

2) K₂SO₄, Al, NaOH

- Сульфат калия $K_2SO_4$ – соль сильной кислоты ($H_2SO_4$) и сильного основания (KOH). Реакция обмена с HCl невозможна, так как все продукты растворимы и являются сильными электролитами.
Вывод: эта группа не подходит, так как $K_2SO_4$ не реагирует с HCl.

3) AgNO₃, P₂O₅, CaO

- Оксид фосфора(V) $P_2O_5$ – кислотный оксид. Кислотные оксиды не реагируют с кислотами.
Вывод: эта группа не подходит, так как $P_2O_5$ не реагирует с HCl.

4) SO₃, KOH, Zn

- Оксид серы(VI) $SO_3$ – кислотный оксид. Не реагирует с кислотами.
Вывод: эта группа не подходит, так как $SO_3$ не реагирует с HCl.

Следовательно, единственный ряд, в котором все перечисленные вещества взаимодействуют с соляной кислотой, находится под номером 1.

Ответ: 1

10. Верны ли следующие суждения о реакциях ионного обмена?

А. Реакция между электролитами возможна в случае образования осадка, газа или воды.

Б. Реакция нейтрализации — пример реакции ионного обмена.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать оба суждения.

А. Реакция между электролитами возможна в случае образования осадка, газа или воды.

Данное утверждение является основным принципом, определяющим протекание реакций ионного обмена до конца. Реакции ионного обмена происходят в растворах электролитов и являются обратимыми. Смещение равновесия в сторону продуктов происходит, если один из продуктов покидает сферу реакции, то есть ионы связываются в устойчивые соединения. Это наблюдается в следующих случаях:
1. Образование нерастворимого или малорастворимого соединения, выпадающего в осадок (например, $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$).
2. Выделение газа (например, $2H^+ + S^{2-} \rightarrow H_2S \uparrow$).
3. Образование слабого электролита, в частности воды (например, $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$).
Таким образом, суждение А верно.

Б. Реакция нейтрализации — пример реакции ионного обмена.

Реакция нейтрализации — это реакция между кислотой и основанием, в результате которой образуются соль и вода. Рассмотрим пример: взаимодействие гидроксида натрия (основание) и соляной кислоты (кислота).
Молекулярное уравнение: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.
Полное ионное уравнение: $Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$.
В ходе реакции катион основания ($Na^+$) и катион кислоты ($H^+$) обмениваются своими анионами ($OH^-$ и $Cl^-$). Это соответствует определению реакции ионного обмена. Движущей силой реакции является образование слабого электролита — воды, что является одним из условий, перечисленных в суждении А.
Таким образом, суждение Б верно.

Поскольку оба суждения, А и Б, являются верными, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3