Страница 49 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Верны ли следующие суждения о свойствах щелочей?

А. Щёлочи взаимодействуют с солями в растворе, если выполняется правило Бертолле.

Б. Водный раствор гидроксида бария окрашивает универсальный индикатор в синий цвет.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Рассмотрим оба суждения для определения их истинности.

А. Щёлочи взаимодействуют с солями в растворе, если выполняется правило Бертолле.
Это утверждение является верным. Щёлочи (растворимые в воде основания) и соли являются электролитами. Реакции между ними в растворах — это реакции ионного обмена. Согласно правилу Бертолле, такие реакции протекают до конца (т.е. являются практически необратимыми) только в том случае, если в результате взаимодействия ионов образуется вещество, уходящее из сферы реакции:

• нерастворимое вещество (осадок), например: $2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$;
• газообразное вещество, например: $KOH + NH_4Cl \xrightarrow{t} KCl + NH_3\uparrow + H_2O$;
• слабый электролит (например, вода), что характерно для реакций нейтрализации.

Б. Водный раствор гидроксида бария окрашивает универсальный индикатор в синий цвет.
Это утверждение также является верным. Гидроксид бария, $Ba(OH)_2$, является щёлочью — сильным основанием, растворимым в воде. При растворении он диссоциирует, создавая в растворе высокую концентрацию гидроксид-ионов ($OH^-$):
$Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$
Это приводит к тому, что среда раствора становится сильнощелочной ($pH > 7$). Универсальный индикатор в щелочной среде меняет свой цвет на синий (для слабощелочной среды, $pH$ 8-10) или фиолетовый (для сильнощелочной среды, $pH > 10$). Так как раствор гидроксида бария имеет щелочную среду, он окрасит универсальный индикатор в синий или фиолетовый цвет. Синий цвет является одним из возможных для щелочной среды. Суждение верно.

Поскольку оба суждения, А и Б, верны, необходимо выбрать вариант ответа, который подтверждает это.

Ответ: 3

11. Раствор гидроксида бария вступает в реакцию

1) с оксидом меди(II)

2) с оксидом магния

3) с сульфатом натрия

4) с нитратом калия

5) с оксидом углерода(IV)

Гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) — это растворимое в воде сильное основание (щёлочь). Щёлочи вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, а также с солями, если в результате реакции обмена образуется осадок, газ или вода. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

Оксид меди(II) ($CuO$) является основным оксидом. Основания (в том числе щёлочи) не реагируют с основными оксидами. Следовательно, данная реакция не протекает.

Ответ: не реагирует.

Оксид магния ($MgO$) — это основной оксид. Аналогично оксиду меди(II), он не вступает в реакцию с гидроксидом бария, так как оба вещества проявляют основные свойства.

Ответ: не реагирует.

Сульфат натрия ($Na_2SO_4$) — это растворимая соль. Гидроксид бария вступает с ним в реакцию ионного обмена. Условием протекания такой реакции является образование нерастворимого вещества, газа или слабого электролита (воды). В данном случае образуется нерастворимый в воде сульфат бария.

Уравнение реакции:

$Ba(OH)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaOH$

В результате выпадает белый осадок сульфата бария ($BaSO_4$), поэтому реакция возможна.

Ответ: реагирует.

Нитрат калия ($KNO_3$) — это растворимая соль. При возможной реакции ионного обмена между гидроксидом бария и нитратом калия должны были бы образоваться нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$) и гидроксид калия ($KOH$).

$Ba(OH)_2 + 2KNO_3 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + 2KOH$

Согласно таблице растворимости, все исходные вещества и все возможные продукты реакции являются растворимыми в воде. Осадок, газ или вода не образуются, следовательно, реакция не протекает.

Ответ: не реагирует.

Оксид углерода(IV) ($CO_2$), также известный как углекислый газ, является кислотным оксидом. Кислотные оксиды реагируют со щелочами, образуя соль и воду. В данном случае образуется нерастворимый карбонат бария.

Уравнение реакции:

$Ba(OH)_2 + CO_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + H_2O$

Образование белого осадка карбоната бария ($BaCO_3$) является признаком протекания реакции. Эта реакция является качественной на углекислый газ (помутнение известковой или баритовой воды).

Ответ: реагирует.

12. Установите соответствие между реагентами и сокращённым ионным уравнением реакции между ними.

РЕАГЕНТЫ

СОКРАЩЁННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

А) KOH + $CuCl_2$ →

Б) KOH + $H_2SiO_3$ →

В) KOH + $HCl$ →

1) $H^+$ + $OH^-$ = $H_2O$

2) $Cu^{2+}$ + $2OH^-$ = $Cu(OH)_2\downarrow$

3) $2OH^-$ + $H_2SiO_3$ = $SiO_3^{2-}$ + $2H_2O$

4) $2K^+$ + $SiO_3^{2-}$ = $K_2SiO_3$

5) $K^+$ + $Cl^-$ = $KCl$

А) KOH + CuCl₂ →
Реакция между гидроксидом калия ($KOH$, сильное основание, растворимое) и хлоридом меди(II) ($CuCl_2$, растворимая соль) является реакцией ионного обмена. В ходе реакции образуется нерастворимый в воде осадок голубого цвета — гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$ и растворимая соль — хлорид калия $KCl$.
Молекулярное уравнение реакции:
$2KOH + CuCl_2 = Cu(OH)_2 \downarrow + 2KCl$
Запишем полное ионное уравнение, расписав сильные электролиты (растворимые соли и сильные основания) на ионы. Нерастворимый гидроксид меди(II) на ионы не расписывается.
$2K^+ + 2OH^- + Cu^{2+} + 2Cl^- = Cu(OH)_2 \downarrow + 2K^+ + 2Cl^-$
Сократим одинаковые ионы (ионы-наблюдатели $K^+$ и $Cl^-$) в обеих частях уравнения, чтобы получить сокращённое ионное уравнение:
$Cu^{2+} + 2OH^- = Cu(OH)_2 \downarrow$
Это уравнение соответствует варианту 2).
Ответ: 2

Б) KOH + H₂SiO₃ →
Реакция между гидроксидом калия ($KOH$, сильное основание) и кремниевой кислотой ($H_2SiO_3$, очень слабая, нерастворимая в воде кислота). Это реакция нейтрализации, в результате которой образуется растворимая соль силикат калия ($K_2SiO_3$) и вода ($H_2O$).
Молекулярное уравнение реакции:
$2KOH + H_2SiO_3 = K_2SiO_3 + 2H_2O$
Для составления полного ионного уравнения учтем, что кремниевая кислота является слабым электролитом и нерастворима, поэтому записывается в молекулярной форме. Гидроксид калия и силикат калия — сильные электролиты.
$2K^+ + 2OH^- + H_2SiO_3 = 2K^+ + SiO_3^{2-} + 2H_2O$
Исключив ионы-наблюдатели ($K^+$), получим сокращённое ионное уравнение:
$2OH^- + H_2SiO_3 = SiO_3^{2-} + 2H_2O$
Это уравнение соответствует варианту 3).
Ответ: 3

В) KOH + HCl →
Реакция между гидроксидом калия ($KOH$, сильное основание) и соляной кислотой ($HCl$, сильная кислота). Это классическая реакция нейтрализации сильного основания сильной кислотой. Продуктами реакции являются растворимая соль хлорид калия ($KCl$) и вода ($H_2O$).
Молекулярное уравнение реакции:
$KOH + HCl = KCl + H_2O$
Все исходные вещества и продукт-соль являются сильными электролитами, поэтому в полном ионном уравнении они записываются в виде ионов. Вода — слабый электролит, записывается в молекулярной форме.
$K^+ + OH^- + H^+ + Cl^- = K^+ + Cl^- + H_2O$
Сокращая ионы-наблюдатели ($K^+$ и $Cl^-$), получаем сокращённое ионное уравнение, которое отражает суть реакции — образование воды из ионов водорода и гидроксид-ионов.
$H^+ + OH^- = H_2O$
Это уравнение соответствует варианту 1).
Ответ: 1

13. Приведите два примера молекулярных уравнений реакций, соответствующих сокращённому ионному уравнению

$CO_2 + 2OH^- = CO_3^{2-} + H_2O$

Данное сокращенное ионное уравнение $CO_2 + 2OH^{-} = CO_3^{2-} + H_2O$ описывает взаимодействие углекислого газа (кислотного оксида) с сильным растворимым основанием (щёлочью), в результате которого образуется растворимая соль (карбонат) и вода.

Чтобы составить соответствующие молекулярные уравнения, необходимо в качестве реагента, дающего ионы $OH^{-}$, выбрать щёлочь, которая является сильным электролитом, а в качестве продукта — соль, которая также хорошо растворима в воде. Этим условиям удовлетворяют реакции $CO_2$ с гидроксидами щелочных металлов, например, с гидроксидом натрия или калия.

Пример 1

Реакция углекислого газа с гидроксидом натрия ($NaOH$). Гидроксид натрия — это сильная щёлочь, а продукт реакции, карбонат натрия ($Na_2CO_3$), является растворимой солью.

Молекулярное уравнение:

$CO_2 + 2NaOH = Na_2CO_3 + H_2O$

Ответ: $CO_2 + 2NaOH = Na_2CO_3 + H_2O$

Пример 2

Реакция углекислого газа с гидроксидом калия ($KOH$). Гидроксид калия также является сильной щёлочью, и образующийся карбонат калия ($K_2CO_3$) растворим в воде.

Молекулярное уравнение:

$CO_2 + 2KOH = K_2CO_3 + H_2O$

Ответ: $CO_2 + 2KOH = K_2CO_3 + H_2O$

14. Гидроксид калия используют в качестве электролита в никель-кадмиевых аккумуляторах в сочетании с гидроксидом лития. Он также является исходным веществом для получения жидкого мыла, некоторых видов красителей и солей калия. Напишите уравнение реакции нейтрализации, приводящей к получению сульфата калия, в молекулярной и ионной форме.

Решение

Для того чтобы получить сульфат калия ($K_2SO_4$) путем реакции нейтрализации, необходимо использовать гидроксид калия ($KOH$), который является основанием, и кислоту, содержащую сульфат-ион ($SO_4^{2-}$). Такой кислотой является серная кислота ($H_2SO_4$). Реакция нейтрализации — это реакция взаимодействия кислоты и основания, в результате которой образуются соль и вода.

Молекулярное уравнение

Запишем уравнение взаимодействия гидроксида калия с серной кислотой. Чтобы уравнять количество атомов калия, водорода и кислорода в левой и правой частях, необходимо расставить коэффициенты. На две формульные единицы гидроксида калия потребуется одна молекула серной кислоты, в результате чего образуется одна формульная единица сульфата калия и две молекулы воды.

Ответ: $2KOH + H_2SO_4 = K_2SO_4 + 2H_2O$

Ионные уравнения

Для составления ионных уравнений необходимо записать сильные электролиты в диссоциированном виде (в виде ионов). Гидроксид калия ($KOH$) является сильным основанием, серная кислота ($H_2SO_4$) — сильной кислотой, а сульфат калия ($K_2SO_4$) — растворимой солью. Все они являются сильными электролитами. Вода ($H_2O$) — слабый электролит, поэтому ее формула записывается в молекулярном виде.

Полное ионное уравнение включает все ионы, находящиеся в растворе до и после реакции:

$2K^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} = 2K^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Для получения сокращенного ионного уравнения необходимо исключить из обеих частей полного ионного уравнения одинаковые ионы (ионы-наблюдатели), которые не принимают участия в реакции. В данном случае это ионы $K^+$ и $SO_4^{2-}$. Сокращенное ионное уравнение отражает суть химического процесса.

$2H^+ + 2OH^- = 2H_2O$

Коэффициенты в сокращенном ионном уравнении можно сократить на 2:

$H^+ + OH^- = H_2O$

Ответ:
Полное ионное уравнение: $2K^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} = 2K^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $H^+ + OH^- = H_2O$