Страница 42 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Общие свойства кислот определяются наличием в составе их мо-

1) анионов кислотного остатка

2) катионов водорода

3) гидроксид-ионов

4) катионов металла

Согласно теории электролитической диссоциации, кислоты — это электролиты, которые при растворении в воде диссоциируют с образованием катионов водорода ($H^+$) и анионов кислотного остатка. Общая схема диссоциации кислоты выглядит так: $H_nA \rightleftharpoons nH^+ + A^{n-}$

Именно наличие одинаковых ионов – катионов водорода ($H^+$) – во всех растворах кислот обусловливает их общие свойства:

• кислый вкус;
• изменение окраски индикаторов (например, лакмус становится красным);
• взаимодействие с активными металлами с выделением водорода;
• взаимодействие с основными оксидами и основаниями (реакция нейтрализации) с образованием соли и воды.

Рассмотрим другие варианты ответа:
1) Анионы кислотного остатка ($Cl^-$, $SO_4^{2-}$, $NO_3^-$ и т.д.) у разных кислот различны, поэтому они определяют специфические, индивидуальные свойства каждой конкретной кислоты, а не общие.
3) Гидроксид-ионы ($OH^-$) определяют общие свойства оснований (щелочей).
4) Катионы металла являются составной частью оснований и солей, но не кислот.

Таким образом, общие свойства кислот определяются наличием в их растворах катионов водорода.

Ответ: 2) катионов водорода

5. Соляная кислота реагирует с веществом, формула которого

1) $FeSO_4$

2) $Cu$

3) $HBr$

4) $MnO$

Решение

Соляная кислота ($HCl$) является сильной кислотой и проявляет типичные для этого класса соединений свойства. Чтобы определить, с каким из предложенных веществ она будет реагировать, проанализируем каждый вариант.

1) FeSO₄

Сульфат железа(II) ($FeSO_4$) — это соль, образованная сильной кислотой ($H_2SO_4$). Соляная кислота ($HCl$) также является сильной. Реакция обмена между солью и кислотой протекает, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода или слабая кислота). В данном случае возможная реакция $2HCl + FeSO_4 \leftrightarrow FeCl_2 + H_2SO_4$ не приводит к образованию таких продуктов. Все вещества в растворе являются сильными электролитами, поэтому реакция обмена практически не идет.

2) Cu

Медь ($Cu$) — металл, который в электрохимическом ряду напряжений стоит после водорода. Соляная кислота не является кислотой-окислителем, поэтому она может взаимодействовать только с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода. Медь не способна вытеснять водород из разбавленных кислот, поэтому реакция не протекает.

3) HBr

Бромоводород ($HBr$) — это сильная кислота, как и соляная. Две сильные кислоты не вступают в реакцию друг с другом, так как для этого нет химических предпосылок. В водном растворе они будут существовать в виде ионов $H^+$, $Cl^-$ и $Br^-$.

4) MnO

Оксид марганца(II) ($MnO$) является основным оксидом. Основные оксиды реагируют с кислотами по типу реакции нейтрализации, образуя соль и воду. Соляная кислота будет реагировать с оксидом марганца(II) с образованием хлорида марганца(II) и воды. Уравнение реакции: $MnO + 2HCl \rightarrow MnCl_2 + H_2O$.

Таким образом, единственное вещество из списка, с которым реагирует соляная кислота, — это оксид марганца(II).

Ответ: 4

6. Реакция ионного обмена протекает с выделением газа при взаимодействии

1) $H_2SO_4$ и $NaOH$

2) $Cu(NO_3)_2$ и $HCl$

3) $CaCl_2$ и $K_2CO_3$

4) $Na_2CO_3$ и $H_2SO_4$

Реакция ионного обмена протекает до конца, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода). Проанализируем каждую из предложенных пар реагентов.

1) H₂SO₄ и NaOH

Это реакция нейтрализации между сильной кислотой (серная кислота) и сильным основанием (гидроксид натрия). В результате образуется растворимая соль и вода, которая является слабым электролитом. Газ в этой реакции не выделяется.

Молекулярное уравнение:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Реакция идет, так как образуется вода, но без выделения газа.

2) Cu(NO₃)₂ и HCl

Взаимодействие соли (нитрат меди(II)) и сильной кислоты (соляная кислота). Продуктами обмена были бы хлорид меди(II) и азотная кислота. Оба продукта, как и исходные вещества, являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. Реакция обмена не идет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.

$Cu(NO_3)_2 + 2HCl \leftrightarrow CuCl_2 + 2HNO_3$

Все вещества диссоциируют на ионы, поэтому видимых изменений не происходит.

3) CaCl₂ и K₂CO₃

Взаимодействие двух растворимых солей (хлорид кальция и карбонат калия). В результате реакции образуется нерастворимый карбонат кальция, который выпадает в осадок.

Молекулярное уравнение:

$CaCl_2 + K_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KCl$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

Реакция идет, так как образуется осадок, но без выделения газа.

4) Na₂CO₃ и H₂SO₄

Взаимодействие соли слабой кислоты (карбонат натрия) и сильной кислоты (серная кислота). В результате реакции образуется неустойчивая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая сразу разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$).

Молекулярное уравнение:

$Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$2H^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

Эта реакция протекает с выделением газа. Следовательно, этот вариант является правильным ответом.

Ответ: 4

7. Сокращённое ионное уравнение $\text{H}^+ + \text{OH}^- = \text{H}_2\text{O}$ соответствует взаимодействию веществ, формулы которых

1) азотной кислоты с гидроксидом бария

2) кремниевой кислоты с гидроксидом калия

3) соляной кислоты с гидроксидом цинка

4) серной кислоты с гидроксидом меди(II)

Решение

Сокращенное ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ описывает реакцию нейтрализации, в которую вступают сильная кислота и сильное растворимое основание (щёлочь). При этом в результате реакции должен образовываться растворимый в воде продукт (соль), чтобы ионы, образующие соль, являлись ионами-наблюдателями и сокращались в ионном уравнении. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) азотной кислоты с гидроксидом бария

Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой, а гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) — сильным, растворимым в воде основанием (щёлочью).

Молекулярное уравнение реакции: $2HNO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение (все сильные электролиты диссоциируют на ионы): $2H^+ + 2NO_3^- + Ba^{2+} + 2OH^- \rightarrow Ba^{2+} + 2NO_3^- + 2H_2O$

Сокращаем ионы-наблюдатели ($Ba^{2+}$ и $NO_3^-$), которые присутствуют в левой и правой частях уравнения: $2H^+ + 2OH^- \rightarrow 2H_2O$

Разделив все коэффициенты на 2, получаем сокращенное ионное уравнение: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Данный вариант соответствует искомому уравнению.

2) кремниевой кислоты с гидроксидом калия

Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) — слабая, нерастворимая в воде кислота, поэтому в ионных уравнениях ее записывают в молекулярном виде. Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щёлочь).

Молекулярное уравнение реакции: $H_2SiO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SiO_3 + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение будет иметь вид: $H_2SiO_3 + 2OH^- \rightarrow SiO_3^{2-} + 2H_2O$

Этот вариант не подходит.

3) соляной кислоты с гидроксидом цинка

Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота. Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) — слабое, нерастворимое в воде основание, записывается в молекулярном виде.

Молекулярное уравнение реакции: $2HCl + Zn(OH)_2 \rightarrow ZnCl_2 + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение будет иметь вид: $2H^+ + Zn(OH)_2 \rightarrow Zn^{2+} + 2H_2O$

Этот вариант не подходит.

4) серной кислоты с гидроксидом меди(II)

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — слабое, нерастворимое в воде основание, записывается в молекулярном виде.

Молекулярное уравнение реакции: $H_2SO_4 + Cu(OH)_2 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение будет иметь вид: $2H^+ + Cu(OH)_2 \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Этот вариант не подходит.

Таким образом, только взаимодействие сильной азотной кислоты и сильного растворимого основания гидроксида бария соответствует сокращенному ионному уравнению $H^+ + OH^- = H_2O$.

Ответ: 1

8. Фосфат серебра образуется при взаимодействии веществ, формулы которых

1) Ag и $H_3PO_4$

2) $AgNO_3$ и $H_3PO_4$

3) AgCl и $P_2O_5$

4) $Ag_2O$ и P

Для решения этой задачи необходимо проанализировать возможность протекания химических реакций для каждой пары предложенных веществ с целью получения фосфата серебра ($Ag_3PO_4$). Фосфат серебра — это соль, образованная катионом серебра $Ag^+$ и фосфат-анионом $PO_4^{3-}$.

1) Ag и H₃PO₄

Серебро (Ag) является металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода. Это означает, что серебро не способно вытеснять водород из разбавленных кислот, к которым относится ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$). Следовательно, данная реакция не протекает.

$Ag + H_3PO_4 \rightarrow$ реакция не идет.

Ответ: Данная пара веществ не образует фосфат серебра.

2) AgNO₃ и H₃PO₄

Нитрат серебра ($AgNO_3$) является растворимой солью, а ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$) — кислотой средней силы. Между ними возможна реакция ионного обмена. Условием протекания таких реакций является образование осадка, газа или слабого электролита (например, воды). В данном случае образуется фосфат серебра ($Ag_3PO_4$), который является нерастворимым в воде и выпадает в виде характерного жёлтого осадка. Это и является движущей силой реакции.

Уравнение реакции:

$3AgNO_3 + H_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3HNO_3$

Ответ: Данная пара веществ образует фосфат серебра.

3) AgCl и P₂O₅

Хлорид серебра ($AgCl$) — это практически нерастворимая в воде соль. Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) — это кислотный оксид. Реакция между нерастворимой солью и кислотным оксидом в обычных условиях невозможна. Для получения фосфата из оксида фосфора(V) требуется его взаимодействие с веществом, содержащим ионы серебра в растворе, или с основным оксидом/гидроксидом серебра при сплавлении.

Ответ: Данная пара веществ не образует фосфат серебра.

4) Ag₂O и P

В этой паре оксид серебра(I) ($Ag_2O$) является окислителем, а простой фосфор (P) — восстановителем. При их взаимодействии (обычно при нагревании) будет протекать окислительно-восстановительная реакция. Фосфор окислится (например, до оксида $P_2O_5$), а серебро восстановится до металла. Образования соли — фосфата серебра — в этой реакции не происходит.

Пример возможной реакции:

$5Ag_2O + 2P \xrightarrow{t} 10Ag + P_2O_5$

Ответ: Данная пара веществ не образует фосфат серебра.

9. Серная кислота в растворе реагирует с каждым из веществ, формулы которых

Для определения правильного ответа необходимо проанализировать взаимодействие серной кислоты ($H_2SO_4$) с каждым веществом из предложенных вариантов. Серная кислота в водном растворе является сильной кислотой и проявляет следующие химические свойства: реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода, с основными и амфотерными оксидами, с основаниями и амфотерными гидроксидами, а также с солями, если в результате реакции образуется осадок, выделяется газ или образуется более слабая кислота.

1) Mg, KOH, CO₂

Магний ($Mg$) — это активный металл, который стоит в ряду активности до водорода, поэтому он будет реагировать с раствором серной кислоты с выделением газообразного водорода.

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2 \uparrow$

Гидроксид калия ($KOH$) — это сильное основание (щёлочь). Он вступает в реакцию нейтрализации с серной кислотой с образованием соли и воды.

$2KOH + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

Оксид углерода(IV) ($CO_2$) — это кислотный оксид. Кислотные оксиды не вступают в реакцию с кислотами. Следовательно, этот вариант не подходит, так как одно из веществ не реагирует.

2) Cu, CuO, Cu(OH)₂

Медь ($Cu$) — металл, стоящий в ряду активности после водорода. Поэтому медь не вытесняет водород из раствора серной кислоты и не реагирует с ней (реакция возможна только с концентрированной серной кислотой, которая выступает в роли окислителя, но в условии указан раствор).

Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид, который реагирует с кислотой с образованием соли и воды.

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — нерастворимое основание, которое реагирует с кислотой.

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

Поскольку медь ($Cu$) не реагирует с раствором серной кислоты, этот вариант является неверным.

3) Ba(NO₃)₂, Na₂O, Zn

Нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$) — это растворимая соль. Реакция с серной кислотой протекает, так как образуется нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

$Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$

Оксид натрия ($Na_2O$) — это основный оксид, который бурно реагирует с кислотой.

$Na_2O + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

Цинк ($Zn$) — это металл, стоящий в ряду активности до водорода. Он реагирует с раствором серной кислоты с выделением водорода.

$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Все три вещества реагируют с раствором серной кислоты, поэтому этот вариант правильный.

4) NaOH, HBr, CaO

Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание, вступает в реакцию нейтрализации.

$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Бромоводородная кислота ($HBr$) — это сильная кислота. В водном растворе две сильные кислоты друг с другом не взаимодействуют.

Оксид кальция ($CaO$) — основный оксид, реагирует с кислотой.

$CaO + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + H_2O$

Поскольку бромоводородная кислота ($HBr$) не реагирует, данный вариант не подходит.

Ответ: 3

10. Верны ли следующие суждения о реакциях ионного обмена?

А. Реакции между растворами электролитов протекают по правилу Бертолле.

Б. Основные оксиды и кислоты вступают в реакцию ионного обмена друг с другом.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Для определения верности суждений проанализируем каждое из них.

А. Реакции между растворами электролитов протекают по правилу Бертолле.

Реакции ионного обмена (РИО) — это реакции между растворами электролитов, в ходе которых они обмениваются своими ионами. Согласно правилу Бертолле, такие реакции протекают до конца (практически необратимы) только в том случае, если один из продуктов реакции уходит из сферы реакции. Это происходит при образовании осадка, выделении газа или образовании слабого электролита (например, воды $H_2O$). Данное правило является основополагающим для предсказания возможности протекания реакций ионного обмена. Например, реакция между хлоридом бария и серной кислотой идет, так как образуется нерастворимый сульфат бария:

$Ba^{2+} + 2Cl^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Таким образом, суждение А является верным.

Ответ: суждение верно.

Б. Основные оксиды и кислоты вступают в реакцию ионного обмена друг с другом.

Реакция ионного обмена, по определению, происходит между двумя электролитами в растворе. Кислоты являются электролитами. Однако большинство основных оксидов (например, $CuO$, $Fe_2O_3$) являются твердыми, нерастворимыми в воде веществами и не диссоциируют на ионы, то есть не являются электролитами. Реакция между основным оксидом и кислотой является реакцией кислотно-основного взаимодействия, а не ионного обмена. Рассмотрим пример:

$CuO(тв.) + 2HCl(р-р) \rightarrow CuCl_2(р-р) + H_2O(ж)$

Сокращенное ионное уравнение этой реакции:

$CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

Как видно из уравнения, один из реагентов ($CuO$) не представлен в виде ионов. Следовательно, не происходит *обмена* ионами между двумя исходными веществами. Таким образом, суждение Б является неверным.

Ответ: суждение неверно.

Поскольку суждение А верно, а суждение Б неверно, то итоговый правильный вариант — "верно только А".

Ответ: 1