Страница 51 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

1) $Ca(OH)_2$

2) $Sr(OH)_2$

3) $Ni(OH)_2$

4) $NaOH$

Решение

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать термическую устойчивость каждого из предложенных оснований (гидроксидов). Общее правило гласит, что термическая устойчивость гидроксидов напрямую связана с положением металла в периодической системе и электрохимическом ряду активности, а также с растворимостью самого гидроксида.

• Гидроксиды щелочных металлов (LiOH, NaOH, KOH и т.д.) — щёлочи — являются очень термически устойчивыми. Они плавятся при нагревании без разложения.
• Гидроксиды щелочноземельных металлов, начиная с кальция ($Ca(OH)_2$, $Sr(OH)_2$, $Ba(OH)_2$), также являются сильными основаниями (щёлочи или близки к ним) и достаточно термически устойчивы, но всё же разлагаются при высоких температурах на оксид и воду.
• Нерастворимые в воде основания (гидроксиды магния, алюминия, цинка, железа, меди, никеля и др.) — термически неустойчивы и разлагаются на соответствующий оксид и воду при сравнительно невысоких температурах.

Рассмотрим каждый вариант подробно.

1) Ca(OH)₂

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — основание щелочноземельного металла. Это сильное основание, которое разлагается при нагревании, но требует для этого достаточно высокой температуры (около 580 °C) по уравнению:

$Ca(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CaO + H_2O$

2) Sr(OH)₂

Гидроксид стронция ($Sr(OH)_2$) — также основание щелочноземельного металла. В ряду Ca-Sr-Ba термическая устойчивость гидроксидов возрастает. Поэтому гидроксид стронция разлагается при еще более высокой температуре, чем гидроксид кальция (около 800 °C).

3) Ni(OH)₂

Гидроксид никеля(II) ($Ni(OH)_2$) — это нерастворимое в воде основание, образованное d-металлом (переходным металлом). Как и большинство нерастворимых оснований, он термически неустойчив и легко разлагается при умеренном нагревании (температура разложения около 230 °C):

$Ni(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} NiO + H_2O$

4) NaOH

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это щёлочь, гидроксид щелочного металла. Он чрезвычайно термически устойчив. Температура его плавления составляет 323 °C, а кипит он при 1388 °C без разложения.

Таким образом, из всех предложенных вариантов гидроксид никеля(II) является типичным примером основания, которое разлагается при нагревании в условиях, обычно подразумеваемых в школьном курсе химии. В то время как щёлочь $NaOH$ очень устойчива, а гидроксиды $Ca(OH)_2$ и $Sr(OH)_2$ требуют для разложения значительно более высоких температур.

Ответ: 3

9. Нерастворимое основание образуется при взаимодействии гидроксида натрия

1) с магнием

2) с оксидом меди(II)

3) с хлоридом магния

4) с соляной кислотой

Решение

Для того чтобы определить, в результате какой реакции образуется нерастворимое основание, необходимо рассмотреть химические свойства гидроксида натрия ($NaOH$) и проанализировать его взаимодействие с каждым из предложенных веществ. Гидроксид натрия является сильным, растворимым в воде основанием (щёлочью).

1) с магнием
Гидроксид натрия ($NaOH$) не реагирует с магнием ($Mg$). Согласно электрохимическому ряду активности металлов, натрий является более активным металлом, чем магний, и поэтому магний не может вытеснить натрий из раствора его гидроксида.
$NaOH + Mg \rightarrow$ реакция не идет.
Ответ: нерастворимое основание не образуется.

2) с оксидом меди(II)
Гидроксид натрия ($NaOH$) является основанием, а оксид меди(II) ($CuO$) — основным оксидом. Вещества одного класса (в данном случае основание и основный оксид) обычно не взаимодействуют друг с другом.
$NaOH + CuO \rightarrow$ реакция не идет.
Ответ: нерастворимое основание не образуется.

3) с хлоридом магния
Это реакция ионного обмена между щёлочью ($NaOH$) и растворимой солью хлорида магния ($MgCl_2$). Реакция обмена в растворах протекает до конца, если один из продуктов является нерастворимым веществом (осадком), газом или слабым электролитом (например, водой).
Уравнение реакции:
$2NaOH + MgCl_2 \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2NaCl$
Обратимся к таблице растворимости. Продукт реакции гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) является нерастворимым в воде веществом, то есть выпадает в осадок. Гидроксид магния является основанием. Второй продукт, хлорид натрия ($NaCl$), — хорошо растворимая соль. Таким образом, в этой реакции образуется нерастворимое основание.
Ответ: образуется нерастворимое основание — гидроксид магния ($Mg(OH)_2$).

4) с соляной кислотой
Это реакция нейтрализации между сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$).
Уравнение реакции:
$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
В результате этой реакции образуются растворимая соль (хлорид натрия) и вода. Нерастворимые основания в ходе этой реакции не образуются.
Ответ: нерастворимое основание не образуется.

Из анализа всех вариантов следует, что нерастворимое основание образуется только при взаимодействии гидроксида натрия с хлоридом магния.

10. Верны ли следующие суждения о свойствах щелочей?

А. Растворы щелочей окрашивают фенолфталеин в малиновый цвет, а лакмус — в синий.

Б. Гидроксид кальция не взаимодействует с основными оксидами.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. Растворы щелочей окрашивают фенолфталеин в малиновый цвет, а лакмус — в синий.

Щелочи — это растворимые в воде основания, которые создают в растворе сильнощелочную среду ($pH > 7$). Кислотно-основные индикаторы — это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от pH среды. В щелочной среде фенолфталеин действительно приобретает малиновую окраску, а лакмус становится синим. Таким образом, данное утверждение является верным.
Ответ: суждение верно.

Б. Гидроксид кальция не взаимодействует с основными оксидами.

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) является основанием. Основные оксиды (например, оксид натрия $Na_2O$, оксид калия $K_2O$) также обладают основными свойствами. В химии действует правило, согласно которому вещества с однотипными свойствами (в данном случае — основными) друг с другом не реагируют. Взаимодействие происходит между веществами с противоположными свойствами, например, между основанием и кислотой (или кислотным оксидом). Следовательно, гидроксид кальция не взаимодействует с основными оксидами. Это утверждение также является верным.
Ответ: суждение верно.

Поскольку оба суждения, А и Б, верны, правильным является вариант ответа, утверждающий, что верны оба суждения.

Ответ: 3) оба суждения верны

11. Раствор гидроксида лития вступает в реакцию

1) с серной кислотой

2) с оксидом кальция

3) с нитратом натрия

4) с хлоридом калия

5) с оксидом фосфора(V)

Гидроксид лития ($LiOH$) является щелочью, то есть растворимым сильным основанием. Проанализируем его взаимодействие с каждым из предложенных веществ.

1) с серной кислотой
Серная кислота ($H_2SO_4$) — это сильная кислота. Реакция между основанием (щелочью) и кислотой является классической реакцией нейтрализации, в результате которой образуются соль и вода. Эта реакция всегда протекает.
Уравнение реакции:
$2LiOH + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$
Ответ: Раствор гидроксида лития вступает в реакцию с серной кислотой.

2) с оксидом кальция
Оксид кальция ($CaO$) — это основный оксид. Гидроксид лития ($LiOH$) — это основание (щелочь). Вещества одного класса, проявляющие основные свойства, друг с другом не реагируют.
Ответ: Раствор гидроксида лития не вступает в реакцию с оксидом кальция.

3) с нитратом натрия
Нитрат натрия ($NaNO_3$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HNO_3$). Реакция ионного обмена между щелочью и солью протекает только в том случае, если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок), газ или слабый электролит (например, вода).
Предполагаемое уравнение реакции:
$LiOH + NaNO_3 \rightarrow LiNO_3 + NaOH$
В ходе этой гипотетической реакции образуются нитрат лития ($LiNO_3$) и гидроксид натрия ($NaOH$). Оба этих вещества являются растворимыми в воде сильными электролитами. Таким образом, видимых признаков реакции нет, и она не протекает.
Ответ: Раствор гидроксида лития не вступает в реакцию с нитратом натрия.

4) с хлоридом калия
Хлорид калия ($KCl$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Аналогично предыдущему пункту, для протекания реакции обмена необходимо образование осадка, газа или воды.
Предполагаемое уравнение реакции:
$LiOH + KCl \rightarrow LiCl + KOH$
Продукты реакции — хлорид лития ($LiCl$) и гидроксид калия ($KOH$) — являются хорошо растворимыми сильными электролитами. Реакция не идет.
Ответ: Раствор гидроксида лития не вступает в реакцию с хлоридом калия.

5) с оксидом фосфора(V)
Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) — это кислотный оксид. Щелочи (основания) реагируют с кислотными оксидами, образуя соль и воду.
Уравнение реакции:
$6LiOH + P_2O_5 \rightarrow 2Li_3PO_4 + 3H_2O$
В результате реакции образуются соль (фосфат лития) и вода, следовательно, реакция протекает.
Ответ: Раствор гидроксида лития вступает в реакцию с оксидом фосфора(V).

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

РЕАГЕНТЫ

СОКРАЩЁННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

А) NaOH + $SO_3$ →

Б) $Mg(OH)_2$ + $H_2SO_4$ →

В) NaOH + $H_2SO_4$ →

1) $Mg^{2+}$ + $SO_{4}^{2-}$ = $MgSO_4$

2) $2OH^{-}$ + $SO_3$ = $SO_{4}^{2-}$ + $H_2O$

3) $Mg(OH)_2$ + $2H^{+}$ = $Mg^{2+}$ + $2H_2O$

4) $2Na^{+}$ + $2OH^{-}$ + $SO_3$ = $Na_2SO_4$ + $H_2O$

5) $H^{+}$ + $OH^{-}$ = $H_2O$

А) Взаимодействие гидроксида натрия ($NaOH$) и оксида серы(VI) ($SO_3$) является реакцией между сильным основанием (щёлочью) и кислотным оксидом. В результате реакции образуется соль (сульфат натрия) и вода.
Молекулярное уравнение: $2NaOH + SO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$.
Составим полное ионное уравнение. Гидроксид натрия ($NaOH$) и сульфат натрия ($Na_2SO_4$) — сильные электролиты, они диссоциируют на ионы в растворе. Оксид серы(VI) ($SO_3$) и вода ($H_2O$) — слабые электролиты, их записывают в молекулярной форме.
Полное ионное уравнение: $2Na^+ + 2OH^- + SO_3 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2O$.
Для получения сокращённого ионного уравнения необходимо исключить ионы, которые не участвуют в реакции (присутствуют в левой и правой частях уравнения). В данном случае это ионы натрия $Na^+$.
Сокращённое ионное уравнение: $2OH^- + SO_3 \rightarrow SO_4^{2-} + H_2O$.
Данное уравнение соответствует варианту 2.
Ответ: 2

Б) Взаимодействие гидроксида магния ($Mg(OH)_2$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) — это реакция между нерастворимым (слабым) основанием и сильной кислотой.
Молекулярное уравнение: $Mg(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + 2H_2O$.
Составим полное ионное уравнение. Гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) является нерастворимым в воде, поэтому записывается в молекулярном виде. Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильный электролит. Сульфат магния ($MgSO_4$) — растворимая соль, также сильный электролит.
Полное ионное уравнение: $Mg(OH)_2 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$.
Исключаем ионы-наблюдатели ($SO_4^{2-}$).
Сокращённое ионное уравнение: $Mg(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Mg^{2+} + 2H_2O$.
Данное уравнение соответствует варианту 3.
Ответ: 3

В) Взаимодействие гидроксида натрия ($NaOH$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) — это реакция нейтрализации между сильным основанием и сильной кислотой.
Молекулярное уравнение: $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$.
Составим полное ионное уравнение. Все реагенты и продукты (кроме воды) являются сильными электролитами.
Полное ионное уравнение: $2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$.
Исключаем ионы-наблюдатели ($2Na^+$ и $SO_4^{2-}$).
Получаем: $2OH^- + 2H^+ \rightarrow 2H_2O$.
Сокращаем коэффициенты на 2, получая окончательный вид сокращённого ионного уравнения: $OH^- + H^+ \rightarrow H_2O$.
Данное уравнение соответствует варианту 5.
Ответ: 5