Страница 50 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Какая формула соответствует двухкислотному нерастворимому основанию?

1) $CsOH$

2) $Ba(OH)_2$

3) $Ca(OH)_2$

4) $Fe(OH)_2$

Решение

В задаче требуется найти формулу, которая соответствует одновременно двум условиям: основание должно быть двухкислотным и нерастворимым.

1. Двухкислотное основание — это гидроксид металла, в формульной единице которого содержатся две гидроксогруппы ($OH^-$). Это означает, что металл в этом соединении имеет степень окисления +2.

2. Нерастворимое основание — это гидроксид, который не растворяется в воде. Растворимость можно определить по таблице растворимости.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) $CsOH$ (гидроксид цезия)

Содержит одну гидроксогруппу, следовательно, является однокислотным основанием. Также гидроксиды щелочных металлов (к которым относится цезий) хорошо растворимы в воде (являются щелочами). Этот вариант не подходит.

2) $Ba(OH)_2$ (гидроксид бария)

Содержит две гидроксогруппы, значит, это двухкислотное основание. Однако гидроксид бария является растворимым в воде основанием (щелочью). Этот вариант не подходит.

3) $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция)

Содержит две гидроксогруппы, это двухкислотное основание. Гидроксид кальция является малорастворимым веществом, но не считается полностью нерастворимым. Его раствор, известковая вода, является щелочью.

4) $Fe(OH)_2$ (гидроксид железа(II))

Содержит две гидроксогруппы, следовательно, это двухкислотное основание. Согласно таблице растворимости, гидроксид железа(II) является нерастворимым в воде веществом. Этот вариант удовлетворяет обоим условиям.

Таким образом, формула двухкислотного нерастворимого основания — $Fe(OH)_2$.

Ответ: 4) $Fe(OH)_2$.

2.К слабым электролитам относят

1) сульфат калия

2) гидроксид кальция

3) гидроксид железа(II)

4) азотную кислоту

Решение

Электролиты — это вещества, которые при растворении или расплавлении диссоциируют (распадаются) на ионы, благодаря чему их растворы или расплавы способны проводить электрический ток. Сила электролита определяется степенью его диссоциации. Сильные электролиты в растворах диссоциируют практически полностью, в то время как слабые — лишь в незначительной степени.

К сильным электролитам относят сильные кислоты, сильные основания (гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов) и большинство растворимых солей. К слабым — слабые кислоты, слабые основания (включая нерастворимые гидроксиды) и воду.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) сульфат калия

Сульфат калия ($K_2SO_4$) — это растворимая в воде соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$). Как и большинство растворимых солей, он является сильным электролитом и в водном растворе практически нацело диссоциирует на ионы калия и сульфат-ионы: $K_2SO_4 \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$.

2) гидроксид кальция

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — это основание, образованное щелочноземельным металлом. Такие основания относятся к сильным. Несмотря на то, что гидроксид кальция малорастворим в воде, та его часть, которая переходит в раствор, диссоциирует полностью. Поэтому его относят к сильным электролитам.

3) гидроксид железа(II)

Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это нерастворимое в воде основание. Практически все нерастворимые гидроксиды металлов являются слабыми основаниями и, следовательно, слабыми электролитами. Процесс его диссоциации в водном растворе обратим и протекает в очень малой степени: $Fe(OH)_2 \leftrightarrow Fe^{2+} + 2OH^-$.

4) азотную кислоту

Азотная кислота ($HNO_3$) является одной из сильных неорганических кислот. В водных растворах она полностью диссоциирует на ионы водорода и нитрат-ионы, что делает ее сильным электролитом: $HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$.

Таким образом, единственным слабым электролитом в данном списке является гидроксид железа(II).

Ответ: 3

3. При диссоциации в воде катионы металлов образует каждое из двух веществ, формулы которых

1) $NaOH$, $Ba(OH)_2$

2) $Ca(OH)_2$, $BaSO_4$

3) $CaCO_3$, $KOH$

4) $LiOH$, $Fe(OH)_3$

В данном вопросе необходимо определить, какая из предложенных пар веществ состоит из соединений, каждое из которых диссоциирует в водном растворе с образованием катионов металла. Для этого вещество должно быть электролитом, то есть растворимой солью, кислотой или основанием (щёлочью). Нерастворимые или малорастворимые вещества не диссоциируют или диссоциируют в незначительной степени.

Решение

Проанализируем каждую пару веществ:

1) NaOH, Ba(OH)₂
Гидроксид натрия (NaOH) является сильным основанием (щёлочью) и хорошо растворяется в воде. В растворе он полностью диссоциирует на ионы, образуя катион металла натрия ($Na^+$) и гидроксид-анион ($OH^-$).
Уравнение диссоциации: $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$.
Гидроксид бария (Ba(OH)₂) также является сильным основанием (щёлочью) и растворяется в воде. Его диссоциация приводит к образованию катиона металла бария ($Ba^{2+}$) и гидроксид-анионов ($OH^-$).
Уравнение диссоциации: $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$.
Поскольку оба вещества диссоциируют в воде с образованием катионов металлов, этот вариант является верным.

2) Ca(OH)₂, BaSO₄
Гидроксид кальция (Ca(OH)₂) — это сильное основание, но оно малорастворимо в воде. Та часть, что растворяется, диссоциирует на катионы кальция ($Ca^{2+}$) и гидроксид-анионы. Однако сульфат бария (BaSO₄) — это нерастворимая в воде соль, которая практически не диссоциирует. Следовательно, эта пара не удовлетворяет условию.

3) CaCO₃, KOH
Карбонат кальция (CaCO₃) — это нерастворимая соль, которая не диссоциирует в воде. Гидроксид калия (KOH) является щёлочью и диссоциирует, но поскольку первое вещество не диссоциирует, эта пара не подходит.

4) LiOH, Fe(OH)₃
Гидроксид лития (LiOH) является щёлочью и диссоциирует в воде. Однако гидроксид железа(III) (Fe(OH)₃) — это нерастворимое основание, которое не диссоциирует. Таким образом, эта пара также не является правильным ответом.

Ответ: 1

4. Больше катионов, чем анионов, образуется при диссоциации в воде

1) $Ca(OH)_2$

2) $HCl$

3) $NaOH$

4) $Na_2CO_3$

Для того чтобы определить, при диссоциации какого вещества в воде образуется больше катионов (положительно заряженных ионов), чем анионов (отрицательно заряженных ионов), необходимо рассмотреть уравнения электролитической диссоциации для каждого из предложенных вариантов.

1) Ca(OH)₂

Гидроксид кальция диссоциирует в водном растворе на один катион кальция ($Ca^{2+}$) и два гидроксид-аниона ($OH^-$). Уравнение диссоциации выглядит следующим образом:

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

При диссоциации одной формульной единицы образуется 1 катион и 2 аниона.

Ответ: количество катионов меньше количества анионов ($1 < 2$).

2) HCl

Соляная кислота является сильной кислотой и диссоциирует на один катион водорода ($H^+$) и один хлорид-анион ($Cl^-$). Уравнение диссоциации:

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

При диссоциации одной молекулы образуется 1 катион и 1 анион.

Ответ: количество катионов равно количеству анионов ($1 = 1$).

3) NaOH

Гидроксид натрия является сильным основанием (щёлочью) и диссоциирует на один катион натрия ($Na^+$) и один гидроксид-анион ($OH^-$). Уравнение диссоциации:

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

При диссоциации одной формульной единицы образуется 1 катион и 1 анион.

Ответ: количество катионов равно количеству анионов ($1 = 1$).

4) Na₂CO₃

Карбонат натрия — это соль, которая в водном растворе полностью диссоциирует на два катиона натрия ($Na^+$) и один карбонат-анион ($CO_3^{2-}$). Уравнение диссоциации:

$Na_2CO_3 \rightarrow 2Na^+ + CO_3^{2-}$

При диссоциации одной формульной единицы образуется 2 катиона и 1 анион.

Ответ: количество катионов больше количества анионов ($2 > 1$).

5. Общие свойства оснований определяются наличием в их составе

1) анионов кислотного остатка

2) катионов водорода

3) гидроксид-ионов

4) катионов металла

Решение

Согласно теории электролитической диссоциации, общие свойства определенного класса неорганических соединений (кислот, оснований, солей) определяются теми ионами, которые являются общими для всех представителей этого класса при их диссоциации в водном растворе.

Основания — это электролиты, которые при диссоциации в воде образуют в качестве анионов только гидроксид-ионы ($OH^-$). Катионами же являются ионы металла или ион аммония ($NH_4^+$).

Примеры диссоциации оснований:
$NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$
$Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$
$NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Как видно из уравнений, общим для всех оснований является образование гидроксид-ионов ($OH^-$). Именно эти ионы обусловливают общие химические свойства оснований: их способность реагировать с кислотами (реакция нейтрализации), изменять окраску индикаторов (фенолфталеин становится малиновым, лакмус — синим), взаимодействовать с кислотными оксидами и солями.

Проанализируем предложенные варианты ответа:

1) анионов кислотного остатка — неверно. Анионы кислотного остатка (например, $Cl^-$, $SO_4^{2-}$) образуются при диссоциации кислот и солей.

2) катионов водорода — неверно. Катионы водорода ($H^+$) определяют общие свойства кислот.

3) гидроксид-ионов — верно. Наличие гидроксид-ионов ($OH^-$) является определяющим для класса оснований и их общих свойств.

4) катионов металла — неверно. Катионы у разных оснований различны (например, $Na^+$, $Ca^{2+}$, $Fe^{3+}$), они определяют индивидуальные, а не общие свойства. Кроме того, существует основание гидроксид аммония, где катионом является не ион металла, а ион аммония ($NH_4^+$).

Ответ: 3

6. С образованием осадка протекает реакция ионного обмена между веществами, формулы которых

1) $Ba(OH)_2$ и $HBr$

2) $NaOH$ и $Cu(NO_3)_2$

3) $CaCl_2$ и $KOH$

4) $NaOH$ и $H_2SO_4$

Реакция ионного обмена протекает с образованием осадка, если один из продуктов реакции является нерастворимым или малорастворимым в воде веществом. Проанализируем каждую из предложенных пар веществ.

1) Ba(OH)₂ и HBr
Это реакция между основанием (гидроксид бария) и кислотой (бромоводородная кислота), то есть реакция нейтрализации, которая является частным случаем реакции ионного обмена.
Молекулярное уравнение реакции:
$Ba(OH)_2 + 2HBr \rightarrow BaBr_2 + 2H_2O$
Проверим растворимость продуктов. Бромид бария ($BaBr_2$) — растворимая соль. Вода ($H_2O$) — слабый электролит, но не осадок. Таким образом, в ходе этой реакции осадок не образуется.

2) NaOH и Cu(NO₃)₂
Это реакция между щелочью (гидроксид натрия) и солью (нитрат меди(II)).
Молекулярное уравнение реакции:
$2NaOH + Cu(NO_3)_2 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaNO_3$
Проверим растворимость продуктов. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — нерастворимое в воде основание, выпадающее в виде синего осадка. Нитрат натрия ($NaNO_3$) — растворимая соль. Следовательно, эта реакция протекает с образованием осадка.

3) CaCl₂ и KOH
Это реакция между солью (хлорид кальция) и щелочью (гидроксид калия).
Молекулярное уравнение реакции:
$CaCl_2 + 2KOH \rightarrow Ca(OH)_2 + 2KCl$
Проверим растворимость продуктов. Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — малорастворимое вещество (может выпадать в осадок при высоких концентрациях реагентов). Хлорид калия ($KCl$) — растворимая соль. Хотя образование осадка возможно, гидроксид меди(II) из пункта 2 является полностью нерастворимым, что делает тот вариант более однозначным.

4) NaOH и H₂SO₄
Это реакция нейтрализации между щелочью (гидроксид натрия) и сильной кислотой (серная кислота).
Молекулярное уравнение реакции:
$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
Проверим растворимость продуктов. Сульфат натрия ($Na_2SO_4$) — растворимая соль. Вода ($H_2O$) — не осадок. Таким образом, в ходе этой реакции осадок не образуется.

Сравнив все варианты, мы видим, что только в реакции между $NaOH$ и $Cu(NO_3)_2$ образуется нерастворимый осадок $Cu(OH)_2$.
Ответ: 2

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

1) азотной кислоты с водой

2) кремниевой кислоты с гидроксидом калия

3) соляной кислоты с гидроксидом натрия

4) серной кислоты с гидроксидом меди(II)

Сокращённое ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ представляет собой сущность реакции нейтрализации, протекающей между сильной кислотой и сильным основанием. Для того чтобы получить такое сокращённое ионное уравнение, необходимо, чтобы и кислота, и основание были сильными электролитами и хорошо растворялись в воде, а образующаяся соль также была растворима. В этом случае все ионы, кроме участвующих в образовании воды ($H^+$ и $OH^-$), будут являться "ионами-наблюдателями" и сократятся при написании итогового уравнения. Рассмотрим предложенные варианты.

Решение

1) азотной кислоты с водой

Взаимодействие азотной кислоты ($HNO_3$) с водой — это процесс её диссоциации, а не реакция нейтрализации. Азотная кислота, будучи сильной, отдает протон молекуле воды:

$HNO_3 + H_2O \rightarrow H_3O^+ + NO_3^-$

Это уравнение не соответствует искомому.

2) кремниевой кислоты с гидроксидом калия

Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) — это слабая и нерастворимая кислота. Гидроксид калия ($KOH$) — сильное растворимое основание (щёлочь).

Молекулярное уравнение:

$H_2SiO_3(s) + 2KOH(aq) \rightarrow K_2SiO_3(aq) + 2H_2O(l)$

Полное ионное уравнение (нерастворимую кремниевую кислоту записываем в молекулярном виде):

$H_2SiO_3(s) + 2K^+(aq) + 2OH^-(aq) \rightarrow 2K^+(aq) + SiO_3^{2-}(aq) + 2H_2O(l)$

Сокращённое ионное уравнение после исключения ионов $K^+$:

$H_2SiO_3(s) + 2OH^-(aq) \rightarrow SiO_3^{2-}(aq) + 2H_2O(l)$

Это уравнение не соответствует заданному.

3) соляной кислоты с гидроксидом натрия

Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота. Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание. Оба вещества хорошо растворимы в воде.

Молекулярное уравнение:

$HCl(aq) + NaOH(aq) \rightarrow NaCl(aq) + H_2O(l)$

Полное ионное уравнение (все сильные растворимые электролиты диссоциируют на ионы):

$H^+(aq) + Cl^-(aq) + Na^+(aq) + OH^-(aq) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq) + H_2O(l)$

Ионы $Na^+$ и $Cl^-$ являются ионами-наблюдателями. После их сокращения получаем искомое сокращённое ионное уравнение:

$H^+(aq) + OH^-(aq) \rightarrow H_2O(l)$

Этот вариант является правильным.

4) серной кислоты с гидроксидом меди(II)

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — слабое нерастворимое основание.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение (нерастворимый гидроксид меди(II) записываем в молекулярном виде):

$2H^+(aq) + SO_4^{2-}(aq) + Cu(OH)_2(s) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + SO_4^{2-}(aq) + 2H_2O(l)$

Сокращённое ионное уравнение после исключения ионов $SO_4^{2-}$:

$2H^+(aq) + Cu(OH)_2(s) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + 2H_2O(l)$

Это уравнение не соответствует заданному.

Таким образом, только взаимодействие сильной соляной кислоты и сильного основания гидроксида натрия описывается сокращённым ионным уравнением $H^+ + OH^- = H_2O$.

Ответ: 3