Страница 46 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Гидроксид-ионы образуются при диссоциации каждого из двух веществ, формулы которых

1) $H_2O$ и $NaOH$

2) $NH_3 \cdot H_2O$ и $Ca(OH)_2$

3) $Zn(OH)_2$ и $KOH$

4) $Pb(OH)_2$ и $Al(OH)_3$

Для решения данной задачи необходимо проанализировать химические свойства каждого вещества в предложенных парах и определить, какие из них способны диссоциировать с образованием гидроксид-ионов ($OH^-$).

1) $H_2O$ и $NaOH$

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное основание (щёлочь). В водном растворе он полностью диссоциирует на катион натрия и гидроксид-ион:

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

Вода ($H_2O$) — это амфотерное соединение. Она подвергается процессу автопротолиза (самодиссоциации), в результате которого образуются в равных количествах ионы гидроксония (упрощенно — ионы водорода $H^+$) и гидроксид-ионы:

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

Хотя вода и образует гидроксид-ионы, она также образует и ионы водорода, являясь нейтральным веществом. В данном вопросе, как правило, под веществами, образующими гидроксид-ионы, подразумеваются основания, которые при диссоциации увеличивают концентрацию $OH^-$ в растворе. Поэтому данный вариант не является наиболее точным ответом.

2) $NH_3 \cdot H_2O$ и $Ca(OH)_2$

Гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$), также известный как гидроксид аммония, является слабым основанием. Он диссоциирует в воде обратимо, образуя катион аммония и гидроксид-ион:

$NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — это сильное основание. При растворении в воде он диссоциирует на катион кальция и гидроксид-ионы:

$Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^-$

В этой паре оба вещества являются основаниями (слабым и сильным) и при диссоциации образуют гидроксид-ионы. Этот вариант полностью удовлетворяет условию задачи.

3) $Zn(OH)_2$ и $KOH$

Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щёлочь), полностью диссоциирующее в воде с образованием гидроксид-ионов:

$KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) — это амфотерный гидроксид. Это означает, что он может проявлять как основные, так и кислотные свойства. Он может диссоциировать по типу основания (с образованием $OH^-$) и по типу кислоты (с отщеплением $H^+$).

Диссоциация по основному типу: $Zn(OH)_2 \rightleftharpoons Zn^{2+} + 2OH^-$

Диссоциация по кислотному типу: $Zn(OH)_2 \rightleftharpoons 2H^+ + ZnO_2^{2-}$

Так как одно из веществ в паре является амфотерным, а не исключительно основанием, этот вариант не является верным.

4) $Pb(OH)_2$ и $Al(OH)_3$

И гидроксид свинца(II) ($Pb(OH)_2$), и гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) являются амфотерными гидроксидами. Они оба могут диссоциировать как по основному, так и по кислотному типу. Поскольку оба вещества не являются чисто основными соединениями, данный вариант не подходит.

Вывод: Единственная пара, где оба вещества являются основаниями и их характерной чертой является диссоциация с образованием гидроксид-ионов, это пара $NH_3 \cdot H_2O$ и $Ca(OH)_2$.

Ответ: 2

4. Больше анионов, чем катионов, образуется при электролитической диссоциации вещества, формула которого

1) $NaNO_3$

2) $Ca(OH)_2$

3) $KOH$

4) $Li_3PO_4$

Для решения этой задачи необходимо проанализировать процесс электролитической диссоциации каждого из предложенных веществ. Электролитическая диссоциация — это процесс распада электролита на ионы (катионы и анионы) при его растворении или расплавлении. Катионы — это положительно заряженные ионы, а анионы — отрицательно заряженные ионы. Требуется найти вещество, при диссоциации одной формульной единицы которого образуется больше анионов, чем катионов.

Решение

Рассмотрим уравнения диссоциации для каждого вещества:

1) $NaNO_3$
Нитрат натрия — это соль, которая диссоциирует на один катион натрия и один нитрат-анион.
$NaNO_3 \rightarrow Na^+ + NO_3^-$
Из одной формульной единицы образуется 1 катион ($Na^+$) и 1 анион ($NO_3^-$). Соотношение катионов к анионам составляет 1:1.

2) $Ca(OH)_2$
Гидроксид кальция — это основание, которое диссоциирует на один катион кальция и два гидроксид-аниона.
$Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^-$
Из одной формульной единицы образуется 1 катион ($Ca^{2+}$) и 2 аниона ($OH^-$). Количество анионов (2) больше, чем количество катионов (1).

3) $KOH$
Гидроксид калия — это сильное основание (щёлочь), которое диссоциирует на один катион калия и один гидроксид-анион.
$KOH \rightarrow K^+ + OH^-$
Из одной формульной единицы образуется 1 катион ($K^+$) и 1 анион ($OH^-$). Соотношение катионов к анионам составляет 1:1.

4) $Li_3PO_4$
Фосфат лития — это соль, которая диссоциирует на три катиона лития и один фосфат-анион.
$Li_3PO_4 \rightarrow 3Li^+ + PO_4^{3-}$
Из одной формульной единицы образуется 3 катиона ($Li^+$) и 1 анион ($PO_4^{3-}$). Количество катионов (3) больше, чем количество анионов (1).

Сравнив все варианты, можно заключить, что только гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) при диссоциации образует больше анионов, чем катионов.

Ответ: 2

5. Общее свойство оснований — взаимодействие

1) с кислотами

2) со щелочами

3) с основными оксидами

4) с солями

Чтобы определить общее свойство оснований, необходимо проанализировать их способность вступать в реакции с различными классами химических соединений, предложенными в вариантах ответа. Основания бывают растворимыми в воде (щелочи) и нерастворимыми. Общее свойство должно быть характерно для обоих типов.

1) с кислотами
Это ключевое свойство всех оснований. Реакция между основанием и кислотой называется реакцией нейтрализации. В результате этой реакции всегда образуются соль и вода. Это свойство присуще как растворимым основаниям (щелочам), так и нерастворимым.
Пример со щелочью: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
Пример с нерастворимым основанием: $Fe(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2H_2O$
Следовательно, это общее свойство для всех оснований.

2) со щелочами
Основания не реагируют с другими основаниями (включая щелочи), так как они принадлежат к одному классу и проявляют сходные химические свойства. Исключением являются амфотерные гидроксиды, которые могут реагировать с сильными щелочами, но это не является общим свойством для всех оснований. Например, основание $Cu(OH)_2$ не будет реагировать со щелочью $KOH$.

3) с основными оксидами
Основания не реагируют с основными оксидами. И те, и другие проявляют основные свойства. По принципу "подобное с подобным не реагирует", такая реакция невозможна. Например, $Ca(OH)_2$ не реагирует с $Na_2O$.

4) с солями
Эта реакция характерна только для щелочей (растворимых оснований) и протекает при условии, что исходная соль также растворима, а в результате реакции образуется осадок (нерастворимое основание или нерастворимая соль).
Пример: $2KOH + MgCl_2 \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2KCl$
Нерастворимые основания (например, $Al(OH)_3$) с солями, как правило, не взаимодействуют. Таким образом, это не общее свойство всех оснований.

Из анализа следует, что единственным свойством, характерным для всех без исключения оснований, является их взаимодействие с кислотами.

Ответ: 1

6. В результате образования воды до конца протекает реакция между веществами, формулы которых

1) $Ca(OH)_2$ и $H_2SO_4$

2) $LiOH$ и $KNO_3$

3) $Ba(OH)_2$ и $Na_2CO_3$

4) $NaOH$ и $FeCl_2$

Для того чтобы реакция ионного обмена протекала до конца, необходимо, чтобы в результате ее прохождения образовывался осадок, газ или слабодиссоциирующее вещество, такое как вода. Вопрос требует найти реакцию, которая идет до конца именно из-за образования воды. Такие реакции называются реакциями нейтрализации и происходят между кислотой и основанием.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) Ca(OH)₂ и H₂SO₄
В этом варианте предложена реакция между гидроксидом кальция $Ca(OH)_2$ (основание) и серной кислотой $H_2SO_4$ (кислота). Это классическая реакция нейтрализации. Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + 2H_2O$ В результате реакции образуется вода ($H_2O$), которая является слабым электролитом, а также малорастворимый сульфат кальция ($CaSO_4$), выпадающий в осадок. Образование воды является одной из движущих сил этой реакции, сдвигающей равновесие вправо. Таким образом, этот вариант полностью соответствует условию задачи.

2) LiOH и KNO₃
Здесь предложена реакция между гидроксидом лития $LiOH$ (сильное основание) и нитратом калия $KNO_3$ (соль). Реакция ионного обмена между ними не идет, так как все возможные продукты — нитрат лития ($LiNO_3$) и гидроксид калия ($KOH$) — являются хорошо растворимыми в воде сильными электролитами. $LiOH + KNO_3 \nrightarrow$ Ни осадка, ни газа, ни воды не образуется, поэтому реакция не протекает.

3) Ba(OH)₂ и Na₂CO₃
В данном случае взаимодействуют гидроксид бария $Ba(OH)_2$ (сильное основание) и карбонат натрия $Na_2CO_3$ (соль). Реакция протекает до конца, но по другой причине. Уравнение реакции: $Ba(OH)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3 \downarrow + 2NaOH$ Реакция идет до конца из-за образования нерастворимого осадка — карбоната бария ($BaCO_3$). Вода в этой реакции не образуется. Следовательно, этот вариант не подходит.

4) NaOH и FeCl₂
Это реакция между гидроксидом натрия $NaOH$ (сильное основание) и хлоридом железа(II) $FeCl_2$ (соль). Реакция также протекает до конца. Уравнение реакции: $2NaOH + FeCl_2 \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$ Движущей силой реакции является образование нерастворимого гидроксида железа(II) ($Fe(OH)_2$), который выпадает в осадок. Вода в этой реакции не образуется. Этот вариант также не соответствует условию задачи.

Вывод: Единственная реакция, которая идет до конца в результате образования воды, это реакция нейтрализации между кислотой и основанием, представленная в первом варианте.

Ответ: 1

7. Сокращенное ионное уравнение $Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2 \downarrow$ соответствует взаимодействию

1) оксида меди(II) и воды

2) нитрата меди(II) и гидроксида натрия

3) оксида меди(II) и гидроксида кальция

4) меди и гидроксида калия

Данное сокращённое ионное уравнение $Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2 \downarrow$ описывает реакцию ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимое вещество — гидроксид меди(II). Для того чтобы такая реакция произошла, исходные вещества должны быть растворимыми и диссоциировать в водном растворе на ионы: одно вещество должно быть источником катионов меди $Cu^{2+}$, а другое — источником гидроксид-анионов $OH^{-}$.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов взаимодействия.

1) оксида меди(II) и воды

Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид, который нерастворим в воде ($H_2O$). Поскольку он не растворяется, он не диссоциирует на ионы $Cu^{2+}$ и не вступает в реакцию с водой. Следовательно, данное взаимодействие не может быть описано представленным ионным уравнением.

2) нитрата меди(II) и гидроксида натрия

Нитрат меди(II) ($Cu(NO_3)_2$) является растворимой солью и в водном растворе диссоциирует на катионы меди $Cu^{2+}$ и нитрат-анионы $NO_3^{-}$. Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное растворимое основание (щёлочь), которое диссоциирует на катионы натрия $Na^{+}$ и гидроксид-анионы $OH^{-}$. При их взаимодействии в растворе происходит реакция обмена с образованием нерастворимого гидроксида меди(II).

Молекулярное уравнение реакции: $Cu(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$.

Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2NO_3^{-} + 2Na^{+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Na^{+} + 2NO_3^{-}$.

После сокращения ионов-наблюдателей ($Na^{+}$ и $NO_3^{-}$) получаем сокращённое ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2\downarrow$.

Это уравнение в точности совпадает с уравнением, данным в условии задачи.

3) оксида меди(II) и гидроксида кальция

Оксид меди(II) ($CuO$) — нерастворимый основный оксид. Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — основание. Реакция между основным оксидом и основанием не протекает. Этот вариант не подходит.

4) меди и гидроксида калия

Медь ($Cu$) — это металл, стоящий в ряду активности после водорода. Металлическая медь не реагирует с растворами щелочей, таких как гидроксид калия ($KOH$). Реакция не идёт.

Решение

Таким образом, анализ предложенных вариантов показывает, что только реакция между нитратом меди(II) и гидроксидом натрия соответствует данному сокращённому ионному уравнению. Для протекания реакции необходимо, чтобы оба исходных вещества были растворимы в воде и являлись источниками ионов $Cu^{2+}$ и $OH^{-}$ соответственно, что и выполняется для данной пары реагентов.

Ответ: 2

8. Какая формула соответствует основанию, которое разлагается при нагревании?

1) $Cu(OH)_2$

2) $Ba(OH)_2$

3) $Ca(OH)_2$

4) $KOH$

Решение

Для определения, какое из оснований разлагается при нагревании, необходимо проанализировать их термическую устойчивость. Термическая устойчивость гидроксидов зависит от положения металла в периодической системе и от растворимости гидроксида.

• Гидроксиды щелочных металлов (например, $KOH$, $NaOH$) — очень термостойкие, при нагревании они плавятся, а затем кипят без разложения.
• Гидроксиды щелочноземельных металлов (например, $Ca(OH)_2$, $Ba(OH)_2$) — более устойчивы, чем нерастворимые гидроксиды, но разлагаются при высоких температурах (сотни градусов).
• Нерастворимые гидроксиды (например, $Cu(OH)_2$, $Fe(OH)_3$) — как правило, термически неустойчивы и разлагаются при относительно невысоких температурах на соответствующий оксид и воду.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) $Cu(OH)_2$. Гидроксид меди(II) — это нерастворимое в воде основание. Согласно общему правилу, он является термически неустойчивым и легко разлагается при нагревании (уже при температуре 185–200 °C) на оксид меди(II) и воду. Уравнение реакции: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$.

2) $Ba(OH)_2$. Гидроксид бария — это щелочь (растворимое основание), образованная щелочноземельным металлом. Он является термически устойчивым соединением и разлагается только при сильном нагревании, при температуре около 800 °C.

3) $Ca(OH)_2$. Гидроксид кальция — также является основанием щелочноземельного металла. Он термически более устойчив, чем нерастворимые гидроксиды, и его разложение на оксид кальция и воду требует нагревания до температуры около 580 °C.

4) $KOH$. Гидроксид калия — это гидроксид щелочного металла, сильная щелочь. Он очень термически устойчив и не разлагается при нагревании, а плавится (при 406 °C) и затем кипит.

Таким образом, из представленных вариантов наиболее легко разлагается при нагревании гидроксид меди(II), так как он является нерастворимым основанием.

Ответ: 1

9. Нерастворимое основание образуется при взаимодействии гидроксида калия

1) с азотной кислотой

2) с сульфатом меди(II)

3) с оксидом магния

4) с медью

Для решения этой задачи необходимо проанализировать продукты взаимодействия гидроксида калия ($KOH$), который является сильной щёлочью, с каждым из предложенных веществ. Цель — найти реакцию, в результате которой образуется нерастворимое основание.

1) с азотной кислотой

Взаимодействие гидроксида калия (основание) с азотной кислотой ($HNO_3$) представляет собой реакцию нейтрализации. Продуктами такой реакции являются соль и вода.
Уравнение реакции: $KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$
Образующийся нитрат калия ($KNO_3$) является солью, которая, согласно таблице растворимости, хорошо растворима в воде. Таким образом, нерастворимое основание в этой реакции не образуется.

2) с сульфатом меди(II)

Взаимодействие гидроксида калия (щёлочь) с сульфатом меди(II) ($CuSO_4$) является реакцией ионного обмена между щёлочью и растворимой солью. Реакция протекает, так как один из продуктов является нерастворимым веществом.
Уравнение реакции: $2KOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$
В результате реакции образуются гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) и сульфат калия ($K_2SO_4$). Гидроксид меди(II) — это основание, нерастворимое в воде (выпадает в осадок голубого цвета). Сульфат калия является растворимой солью. Следовательно, эта реакция приводит к образованию нерастворимого основания.

3) с оксидом магния

Оксид магния ($MgO$) является основным оксидом. Основания (как гидроксид калия) не вступают в реакцию с основными оксидами.
$KOH + MgO \rightarrow$ реакция не идёт.
Соответственно, нерастворимое основание не образуется.

4) с медью

Медь ($Cu$) — металл, который в ряду активности стоит значительно правее калия ($K$). Менее активный металл не может вытеснить более активный из его соединения. Реакция между гидроксидом калия и медью не протекает.
$KOH + Cu \rightarrow$ реакция не идёт.
Нерастворимое основание не образуется.

Ответ: 2) с сульфатом меди(II)

10. Верны ли следующие суждения о свойствах щелочей?

А. Общие свойства щелочей обусловлены гидроксид-ионами, об-разующимися при их диссоциации.

Б. Водный раствор гидроксида натрия мылкий на ощупь.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. Общие свойства щелочей обусловлены гидроксид-ионами, образующимися при их диссоциации.

Это суждение является верным. Щелочи — это растворимые в воде основания. Согласно теории электролитической диссоциации, при растворении в воде они диссоциируют на катионы металла и гидроксид-ионы ($OH^−$). Именно наличие свободных гидроксид-ионов в растворе определяет общие химические свойства всех щелочей: создание щелочной среды (pH > 7), способность изменять цвет индикаторов (например, фенолфталеин становится малиновым), вступать в реакцию нейтрализации с кислотами. Пример диссоциации гидроксида калия: $KOH \leftrightarrow K^+ + OH^-$.

Б. Водный раствор гидроксида натрия мылкий на ощупь.

Это суждение также является верным. Растворы щелочей обладают характерной мылкостью (скользкостью) на ощупь. Этот эффект объясняется химической реакцией омыления — взаимодействием щелочи с жирами и маслами, которые присутствуют на поверхности кожи, с образованием мыла. Несмотря на то что это свойство является характерным, следует помнить, что щелочи — едкие вещества и могут вызывать сильные химические ожоги, поэтому проверять это свойство на ощупь категорически запрещено.

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

Ответ: 3