Страница 48 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. К сильным электролитам относят

1) гидроксид меди(II)

2) гидрат аммиака

3) гидроксид стронция

4) сернистую кислоту

Решение

Сильные электролиты — это вещества, которые при растворении в воде практически полностью диссоциируют (распадаются) на ионы. К сильным электролитам относятся сильные кислоты (например, $HCl, H_2SO_4, HNO_3$), сильные основания — гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (например, $NaOH, KOH, Sr(OH)_2$), и большинство растворимых солей. Слабые электролиты, в свою очередь, диссоциируют лишь частично; к ним относятся слабые кислоты, слабые основания и вода.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) гидроксид меди(II)
Гидроксид меди(II) с химической формулой $Cu(OH)_2$ является основанием, образованным переходным металлом. Он нерастворим в воде и классифицируется как слабое основание, а следовательно, и как слабый электролит.

2) гидрат аммиака
Гидрат аммиака, формула которого $NH_3 \cdot H_2O$ (также известный как гидроксид аммония, $NH_4OH$), является типичным представителем слабых оснований. В водном растворе он диссоциирует обратимо и в незначительной степени по уравнению: $NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$. Таким образом, это слабый электролит.

3) гидроксид стронция
Гидроксид стронция ($Sr(OH)_2$) — это гидроксид щелочноземельного металла. Гидроксиды щелочноземельных металлов (за исключением $Be(OH)_2$ и $Mg(OH)_2$) относятся к сильным основаниям (щелочам). Гидроксид стронция является растворимым основанием и в водном растворе полностью диссоциирует на ионы стронция и гидроксид-ионы: $Sr(OH)_2 \rightarrow Sr^{2+} + 2OH^-$. Следовательно, это сильный электролит.

4) сернистую кислоту
Сернистая кислота ($H_2SO_3$) является слабой двухосновной кислотой. Она диссоциирует в воде ступенчато и не полностью, что характерно для слабых электролитов.

Вывод: из всех перечисленных веществ сильным электролитом является только гидроксид стронция.

Ответ: 3

3. При электролитической диссоциации щелочей образуются

1) катионы металла и анионы кислотного остатка

2) катионы металла и гидроксид-ионы

3) катионы аммония и гидроксид-ионы

4) катионы металла или аммония и гидроксид-ионы

Решение

Согласно теории электролитической диссоциации, основания — это электролиты, которые при диссоциации в водном растворе образуют катионы (металла или аммония) и только один вид анионов — гидроксид-ионы ($OH^-$).

Щёлочи — это растворимые в воде основания. К ним относятся гидроксиды щелочных металлов (например, гидроксид натрия $NaOH$), щёлочноземельных металлов (например, гидроксид кальция $Ca(OH)_2$) и гидроксид аммония ($NH_4OH$).

Рассмотрим уравнения диссоциации для основных представителей щелочей:

Диссоциация гидроксида металла, например, гидроксида калия: $KOH \leftrightarrow K^+ + OH^-$

Диссоциация гидроксида аммония: $NH_4OH \leftrightarrow NH_4^+ + OH^-$

Из примеров видно, что общим для всех щелочей является образование гидроксид-ионов ($OH^-$) в качестве анионов. В качестве катионов образуются либо катионы металла ($K^+$), либо катион аммония ($NH_4^+$).

Теперь проанализируем предложенные варианты:

1) катионы металла и анионы кислотного остатка — неверно, это продукты диссоциации солей.

2) катионы металла и гидроксид-ионы — неполный ответ, так как не учитывает гидроксид аммония, который также является щёлочью.

3) катионы аммония и гидроксид-ионы — неполный ответ, так как не учитывает гидроксиды металлов, которые являются типичными щелочами.

4) катионы металла или аммония и гидроксид-ионы — верный и наиболее полный ответ, охватывающий все типы щелочей.

Ответ: 4) катионы металла или аммония и гидроксид-ионы.

4. Одинаковое число отрицательных и положительных ионов образуется при электролитической диссоциации вещества, формула которого

1) $\text{NH}_3 \cdot \text{H}_2\text{O}$

2) $\text{H}_3\text{PO}_4$

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

4) $\text{K}_2\text{SO}_4$

Чтобы определить, при диссоциации какого вещества образуется одинаковое число положительных и отрицательных ионов, необходимо написать уравнения электролитической диссоциации для каждого из предложенных вариантов и сравнить количество образующихся катионов (положительных ионов) и анионов (отрицательных ионов).

1) NH₃ · H₂O

Гидрат аммиака (гидроксид аммония) является слабым основанием и диссоциирует обратимо:

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

При диссоциации одной молекулы гидрата аммиака образуется один положительный ион (катион аммония $NH_4^+$) и один отрицательный ион (гидроксид-анион $OH^-$). Таким образом, количество положительных и отрицательных ионов одинаково.

2) H₃PO₄

Ортофосфорная кислота — это трехосновная кислота средней силы, диссоциирующая ступенчато. Суммарное уравнение диссоциации (в предположении полного протекания, что неверно, но показывает итоговое соотношение ионов) выглядит так:

$H_3PO_4 \rightleftharpoons 3H^+ + PO_4^{3-}$

Из этого уравнения видно, что образуется три положительных иона ($H^+$) и один отрицательный ион ($PO_4^{3-}$). Даже при ступенчатой диссоциации общее число ионов $H^+$ будет превышать общее число анионов ($H_2PO_4^-$, $HPO_4^{2-}$, $PO_4^{3-}$). Следовательно, число положительных и отрицательных ионов не равно.

3) Sr(OH)₂

Гидроксид стронция — сильное основание (щелочь), которое диссоциирует в воде практически полностью:

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

При диссоциации одной формульной единицы гидроксида стронция образуется один двухзарядный положительный ион ($Sr^{2+}$) и два однозарядных отрицательных иона ($OH^-$). Число отрицательных ионов (2) в два раза больше числа положительных ионов (1).

4) K₂SO₄

Сульфат калия — это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, поэтому в водном растворе диссоциирует полностью:

$K_2SO_4 \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$

При диссоциации одной формульной единицы сульфата калия образуется два однозарядных положительных иона ($K^+$) и один двухзарядный отрицательный ион ($SO_4^{2-}$). Число положительных ионов (2) в два раза больше числа отрицательных ионов (1).

Таким образом, единственное вещество из списка, при диссоциации которого образуется равное количество положительных и отрицательных ионов, — это гидрат аммиака.

Ответ: 1

5. Все основания способны

1) изменять окраску фенолфталеина

2) разлагаться при нагревании

3) взаимодействовать с кислотами

4) хорошо растворяться в воде

Для того чтобы найти правильный ответ, необходимо проанализировать каждое утверждение и определить, какое из перечисленных свойств является общим для всех оснований (как растворимых, так и нерастворимых).

1) изменять окраску фенолфталеина
Фенолфталеин меняет свой цвет на малиновый только в растворах щелочей (растворимых оснований), где концентрация гидроксид-ионов ($OH^-$) достаточно высока. Нерастворимые основания, например, гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$), не создают в воде такую концентрацию ионов, поэтому окраску фенолфталеина не изменяют. Следовательно, это свойство не является общим для всех оснований.

2) разлагаться при нагревании
Большинство оснований (нерастворимые и малорастворимые) при нагревании разлагаются на оксид металла и воду. Например: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$. Однако гидроксиды щелочных металлов, такие как $NaOH$ и $KOH$, являются термически устойчивыми и при нагревании не разлагаются, а плавятся. Таким образом, это свойство не универсально.

3) взаимодействовать с кислотами
Это фундаментальное свойство всех без исключения оснований. Реакция нейтрализации, в ходе которой основание реагирует с кислотой с образованием соли и воды, характерна как для растворимых (щелочей), так и для нерастворимых оснований.
Пример со щелочью: $2KOH + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$.
Пример с нерастворимым основанием: $Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$.
Следовательно, это свойство является общим для всех оснований.

4) хорошо растворяться в воде
По этому признаку основания делятся на две большие группы: растворимые (щелочи) и нерастворимые. Хорошо растворимы лишь гидроксиды щелочных металлов и бария. Большинство оснований (например, $Al(OH)_3$, $Fe(OH)_2$, $Cu(OH)_2$) в воде нерастворимы. Поэтому данное утверждение неверно.

Таким образом, единственным свойством, присущим всем основаниям, является их способность вступать в реакцию с кислотами.
Ответ: 3

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

1) $FeCl_3$ и $KOH$

2) $Ba(OH)_2$ и $K_2SO_4$

3) $NaOH$ и $NH_4Cl$

4) $KNO_3$ и $NaOH$

Решение

Для того чтобы реакция ионного обмена протекала до конца (была необратимой), необходимо выполнение одного из следующих условий: образование осадка (нерастворимого вещества), выделение газа или образование слабого электролита (например, воды). В данном задании требуется найти пару веществ, реакция между которыми сопровождается выделением газа.

Рассмотрим каждую предложенную пару реагентов:

1) FeCl₃ и KOH

При взаимодействии хлорида железа(III) и гидроксида калия происходит реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимое основание — гидроксид железа(III) — и растворимая соль хлорид калия. Уравнение реакции:

$FeCl_3 + 3KOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3KCl$

Признаком реакции является выпадение бурого осадка $Fe(OH)_3$. Газ в ходе этой реакции не образуется.

2) Ba(OH)₂ и K₂SO₄

При взаимодействии гидроксида бария и сульфата калия происходит реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимая соль — сульфат бария — и растворимое основание гидроксид калия. Уравнение реакции:

$Ba(OH)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KOH$

Признаком реакции является выпадение белого осадка $BaSO_4$. Газ в ходе этой реакции не образуется.

3) NaOH и NH₄Cl

При взаимодействии гидроксида натрия и хлорида аммония происходит реакция обмена. Промежуточным продуктом является гидроксид аммония ($NH_4OH$), который является неустойчивым соединением и сразу разлагается на аммиак ($NH_3$) и воду ($H_2O$). Аммиак — это газ с резким запахом. Уравнение реакции:

$NaOH + NH_4Cl \rightarrow NaCl + H_2O + NH_3 \uparrow$

Реакция протекает до конца, так как в результате выделяется газообразное вещество ($NH_3$). Этот вариант соответствует условию задачи.

4) KNO₃ и NaOH

Нитрат калия и гидроксид натрия являются сильными электролитами, хорошо растворимыми в воде. Продукты их гипотетической реакции обмена — нитрат натрия ($NaNO_3$) и гидроксид калия ($KOH$) — также являются сильными растворимыми электролитами. В ионном уравнении все ионы сокращаются:

$K^+ + NO_3^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + NO_3^- + K^+ + OH^-$

Так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, реакция ионного обмена не протекает.

Таким образом, единственная реакция из предложенных, которая протекает до конца с образованием газа, это взаимодействие гидроксида натрия и хлорида аммония.

Ответ: 3

7. Сокращенное ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ соответствует взаимодействию

1) серной кислоты и гидроксида бария

2) соляной кислоты и гидроксида алюминия

3) серной кислоты и гидроксида лития

4) кремниевой кислоты и гидроксида натрия

Сокращенное ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ представляет собой сущность реакции нейтрализации, которая протекает между сильной кислотой и сильным основанием, при условии, что оба исходных вещества и образующаяся соль являются растворимыми в воде. В этом случае все ионы, кроме катиона водорода $H^+$ и гидроксид-аниона $OH^-$, являются ионами-наблюдателями (спекторами) и не участвуют в реакции, поэтому они сокращаются при написании сокращенного ионного уравнения. Проанализируем каждую из предложенных реакций.

1) серной кислоты и гидроксида бария

Реакция между сильной серной кислотой ($H_2SO_4$) и сильным основанием гидроксидом бария ($Ba(OH)_2$). Молекулярное уравнение: $H_2SO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$. В ходе реакции образуется нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$). Поэтому в полном ионном уравнении ионы $Ba^{2+}$ и $SO_4^{2-}$ не сокращаются, так как они связываются в осадок. Полное ионное уравнение: $2H^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2OH^- \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$. Это уравнение не может быть упрощено до вида $H^+ + OH^- = H_2O$.

2) соляной кислоты и гидроксида алюминия

Реакция между сильной соляной кислотой ($HCl$) и слабым нерастворимым основанием гидроксидом алюминия ($Al(OH)_3$). Молекулярное уравнение: $3HCl + Al(OH)_3 \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$. Поскольку $Al(OH)_3$ является нерастворимым веществом и слабым электролитом, оно не диссоциирует на ионы и записывается в ионных уравнениях в молекулярной форме. Полное ионное уравнение: $3H^+ + 3Cl^- + Al(OH)_3 \downarrow \rightarrow Al^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$. Сокращенное ионное уравнение после удаления ионов-наблюдателей ($Cl^-$) будет: $3H^+ + Al(OH)_3 \downarrow \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$. Это не соответствует искомому уравнению.

3) серной кислоты и гидроксида лития

Реакция между сильной серной кислотой ($H_2SO_4$) и сильным растворимым основанием (щелочью) гидроксидом лития ($LiOH$). Молекулярное уравнение: $H_2SO_4 + 2LiOH \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$. В этой реакции все исходные вещества (сильная кислота и сильное основание) и продукт (соль сульфат лития $Li_2SO_4$) являются растворимыми сильными электролитами. Полное ионное уравнение: $2H^+ + SO_4^{2-} + 2Li^+ + 2OH^- \rightarrow 2Li^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$. Ионы $Li^+$ и $SO_4^{2-}$ являются ионами-наблюдателями и сокращаются. Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + 2OH^- \rightarrow 2H_2O$, что после деления коэффициентов на 2 дает $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$. Это полностью соответствует уравнению, приведенному в задании.

4) кремниевой кислоты и гидроксида натрия

Реакция между слабой нерастворимой кремниевой кислотой ($H_2SiO_3$) и сильным основанием (щелочью) гидроксидом натрия ($NaOH$). Молекулярное уравнение: $H_2SiO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2O$. Кремниевая кислота $H_2SiO_3$ нерастворима и является слабым электролитом, поэтому записывается в ионных уравнениях в молекулярном виде. Полное ионное уравнение: $H_2SiO_3 \downarrow + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SiO_3^{2-} + 2H_2O$. Сокращенное ионное уравнение после удаления ионов-наблюдателей ($Na^+$) будет: $H_2SiO_3 \downarrow + 2OH^- \rightarrow SiO_3^{2-} + 2H_2O$. Это не соответствует искомому уравнению.

Таким образом, заданному сокращенному ионному уравнению соответствует только реакция между сильной кислотой и сильной щелочью, в результате которой образуется растворимая соль.

Ответ: 3

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

1) $KOH$
2) $Ba(OH)_2$
3) $Fe(OH)_2$
4) $Cu(OH)_2$

Решение

Вопрос касается термической устойчивости оснований (гидроксидов). Общее правило гласит, что термическая устойчивость гидроксидов зависит от положения металла в периодической таблице и его активности.

• Гидроксиды щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba) являются сильными основаниями (щелочами). Гидроксиды щелочных металлов (кроме гидроксида лития $LiOH$) очень термостойки: при нагревании они плавятся, а затем кипят без разложения. Гидроксиды щелочноземельных металлов разлагаются, но при высоких температурах.
• Гидроксиды амфотерных и переходных металлов, а также гидроксиды магния и лития, являются нерастворимыми или малорастворимыми в воде и термически неустойчивы. При нагревании они разлагаются на соответствующий оксид и воду.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) KOH (гидроксид калия)
Калий ($K$) — это щелочной металл. Его гидроксид, $KOH$, является щелочью. Он термически устойчив и при нагревании плавится (температура плавления $406^\circ C$), но не разлагается.

2) Ba(OH)₂ (гидроксид бария)
Барий ($Ba$) — это щелочноземельный металл. Его гидроксид, $Ba(OH)_2$, является щелочью, но он разлагается при высокой температуре (около $800^\circ C$) на оксид бария и воду:
$Ba(OH)_2 \xrightarrow{t} BaO + H_2O$

3) Fe(OH)₂ (гидроксид железа(II))
Железо ($Fe$) — это переходный металл. Его гидроксид, $Fe(OH)_2$, является нерастворимым основанием и термически неустойчив. При нагревании он разлагается на оксид железа(II) и воду:
$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

4) Cu(OH)₂ (гидроксид меди(II))
Медь ($Cu$) — это переходный металл. Его гидроксид, $Cu(OH)_2$, является нерастворимым основанием и легко разлагается даже при слабом нагревании (выше $100^\circ C$) на оксид меди(II) и воду:
$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

Исходя из анализа, единственное основание из списка, которое не разлагается при нагревании в типичных условиях, — это гидроксид калия.

Ответ: 1

9. Соль и вода образуются в результате взаимодействия гидроксида кальция

1) с серной кислотой

2) с карбонатом калия

3) с водородом

4) с оксидом натрия

Решение

В вопросе требуется определить, в реакции с каким из предложенных веществ гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) образует соль и воду. Образование соли и воды является характерным признаком реакции нейтрализации, которая протекает между основанием и кислотой.

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — это сильное основание (щёлочь). Рассмотрим каждый вариант взаимодействия.

1) с серной кислотой

Серная кислота ($H_2SO_4$) — это сильная кислота. Взаимодействие основания $Ca(OH)_2$ с кислотой $H_2SO_4$ является реакцией нейтрализации.

Уравнение химической реакции:

$Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + 2H_2O$

В результате реакции образуются сульфат кальция ($CaSO_4$), который является солью, и вода ($H_2O$). Этот вариант полностью соответствует условию задачи.

2) с карбонатом калия

Карбонат калия ($K_2CO_3$) — это соль. Гидроксид кальция может вступать в реакцию ионного обмена с раствором карбоната калия, поскольку образуется нерастворимый продукт.

Уравнение химической реакции:

$Ca(OH)_2 + K_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KOH$

Продуктами этой реакции являются карбонат кальция ($CaCO_3$ — соль) и гидроксид калия ($KOH$ — основание). Вода в качестве продукта не образуется. Этот вариант не подходит.

3) с водородом

Водород ($H_2$) — это простое вещество. Гидроксид кальция не взаимодействует с водородом в обычных условиях. Этот вариант не подходит.

4) с оксидом натрия

Оксид натрия ($Na_2O$) — это основный оксид. Основания, как правило, не реагируют с основными оксидами. Этот вариант не подходит.

Таким образом, соль и вода образуются только в результате взаимодействия гидроксида кальция с серной кислотой.

Ответ: 1.