Страница 53 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

Заданное сокращённое ионное уравнение $Fe^{2+} + 2OH^{-} = Fe(OH)_2\downarrow$ описывает реакцию ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый гидроксид железа(II). Для того чтобы такая реакция произошла, необходимо, чтобы в качестве реагентов выступали растворимое соединение, диссоциирующее на ионы $Fe^{2+}$, и растворимое основание (щёлочь), диссоциирующее на гидроксид-ионы $OH^{-}$. Проанализируем предложенные варианты.

1) железа с гидроксидом кальция
Взаимодействие простого вещества железа $Fe$ с гидроксидом кальция $Ca(OH)_2$. Железо является менее активным металлом, чем кальций, поэтому оно не может вытеснить кальций из его гидроксида. Реакция не протекает.
$Fe(s) + Ca(OH)_2(aq) \rightarrow$ реакция не идёт.

2) оксида железа(II) с гидроксидом калия
Взаимодействие основного оксида железа(II) $FeO$ со щёлочью $KOH$. Основные оксиды не реагируют со щелочами. Реакция не протекает.
$FeO(s) + KOH(aq) \rightarrow$ реакция не идёт.

3) сульфата железа(II) с гидроксидом натрия
Взаимодействие растворимой соли сульфата железа(II) $FeSO_4$ и растворимого основания (щёлочи) гидроксида натрия $NaOH$. Оба вещества диссоциируют в водном растворе. Это реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимый гидроксид железа(II) и растворимая соль сульфат натрия.
Молекулярное уравнение реакции:
$FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$
Полное ионное уравнение:
$Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^{+} + 2OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + 2Na^{+} + SO_4^{2-}$
После сокращения одинаковых ионов (спектаторов $Na^{+}$ и $SO_4^{2-}$) в левой и правой частях уравнения получаем сокращённое ионное уравнение:
$Fe^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow$
Это уравнение полностью соответствует заданному в условии.

4) хлорида железа(II) с водой
Взаимодействие хлорида железа(II) $FeCl_2$ с водой $H_2O$. Хлорид железа(II) — это соль, образованная слабым основанием $Fe(OH)_2$ и сильной кислотой $HCl$. При растворении в воде эта соль подвергается гидролизу по катиону. Это обратимый процесс, а не полноценная реакция обмена. Сокращенное ионное уравнение гидролиза выглядит иначе: $Fe^{2+} + H_2O \rightleftharpoons FeOH^{+} + H^{+}$.

Таким образом, единственная реакция из предложенных, которая описывается данным сокращённым ионным уравнением, — это взаимодействие сульфата железа(II) с гидроксидом натрия.

Ответ: 3

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

1) $Mg(OH)_2$

2) $Fe(OH)_2$

3) $Cu(OH)_2$

4) $Ba(OH)_2$

Решение

Чтобы определить, какое из предложенных оснований не разлагается при нагревании, необходимо проанализировать их термическую устойчивость. Термическая устойчивость гидроксидов напрямую связана с положением металла в Периодической системе и его активностью.

Существует общая закономерность:

• Гидроксиды щелочных металлов (элементы IА группы, например, $NaOH$, $KOH$) и тяжёлых щелочноземельных металлов (элементы IIA группы, начиная с кальция: $Ca(OH)_2$, $Sr(OH)_2$, $Ba(OH)_2$) являются термически устойчивыми. При нагревании они, как правило, плавятся, а разлагаются лишь при очень высоких температурах.
• Гидроксиды остальных металлов, включая гидроксид магния $Mg(OH)_2$, гидроксиды переходных металлов ($Fe(OH)_2$, $Cu(OH)_2$ и др.) и амфотерные гидроксиды ($Al(OH)_3$, $Zn(OH)_2$), являются термически неустойчивыми и при нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду.

Проанализируем каждый вариант:

1) Mg(OH)₂ (гидроксид магния) — является нерастворимым основанием. Несмотря на то что магний относится к щелочноземельным металлам, его гидроксид термически неустойчив и при нагревании (около 350 °C) разлагается:
$Mg(OH)_2 \xrightarrow{t} MgO + H_2O$

2) Fe(OH)₂ (гидроксид железа(II)) — нерастворимое основание, образованное переходным металлом. Как и большинство гидроксидов переходных металлов, он неустойчив и разлагается при нагревании:
$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

3) Cu(OH)₂ (гидроксид меди(II)) — нерастворимое основание. Он очень легко разлагается даже при слабом нагревании (температура разложения около 80-100 °C):
$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

4) Ba(OH)₂ (гидроксид бария) — сильное, растворимое основание (щёлочь). Барий — тяжёлый щелочноземельный металл, и его гидроксид является термически устойчивым. При нагревании он плавится (безводный при 800 °C), но не разлагается вплоть до очень высоких температур.

Таким образом, единственным термически устойчивым основанием из списка является гидроксид бария.

Ответ: 4) $Ba(OH)_2$.

9. Соль и вода образуются в результате взаимодействия гидроксида меди(II)

1) с серой

2) с водородом

3) с соляной кислотой

4) с сульфидом натрия

В вопросе требуется определить, с каким из предложенных реагентов гидроксид меди(II) образует соль и воду. Гидроксид меди(II), химическая формула которого $Cu(OH)_2$, является основанием (нерастворимым в воде). Образование соли и воды — это характерный признак реакции нейтрализации, которая протекает между основанием и кислотой.

Проанализируем каждый из вариантов:

1) с серой
Сера ($S$) — это простое вещество (неметалл). Гидроксид меди(II) не реагирует с элементарной серой с образованием соли и воды.

2) с водородом
Водород ($H_2$) — это восстановитель. Он не вступает в реакцию с гидроксидом меди(II) с образованием соли и воды. При нагревании гидроксид меди(II) разлагается, и уже образовавшийся оксид меди(II) может быть восстановлен водородом до металлической меди: $CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O$. Соль в этой реакции не образуется.

3) с соляной кислотой
Соляная кислота ($HCl$) — это кислота. Реакция между основанием $Cu(OH)_2$ и кислотой $HCl$ является реакцией нейтрализации. В результате образуется соль (хлорид меди(II)) и вода. Эта реакция соответствует условию задачи.
Уравнение реакции выглядит следующим образом:
$Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$

4) с сульфидом натрия
Сульфид натрия ($Na_2S$) — это соль. Реакция между нерастворимым основанием $Cu(OH)_2$ и солью $Na_2S$ является реакцией ионного обмена. Она приведет к образованию другой соли (нерастворимого сульфида меди(II)) и другого основания (щелочи), а не соли и воды:
$Cu(OH)_2 + Na_2S \rightarrow CuS \downarrow + 2NaOH$

Следовательно, соль и вода образуются только при взаимодействии гидроксида меди(II) с соляной кислотой.
Ответ: 3

10. Верны ли следующие суждения о свойствах щелочей?

А. Растворы щелочей не вступают в реакции с кислотными оксидами.

Б. Гидроксид калия не разлагается при нагревании.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для того чтобы определить верность суждений, проанализируем каждое из них.

А. Растворы щелочей не вступают в реакции с кислотными оксидами.

Данное утверждение является неверным. Щелочи — это растворимые в воде основания. Одним из основных химических свойств оснований является их взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли и воды. Эта реакция является одним из видов реакции нейтрализации.
Примером такой реакции может служить взаимодействие гидроксида калия (щелочь) с оксидом углерода(IV) (кислотный оксид), который часто используется для качественного обнаружения углекислого газа:
$2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$
Другой пример — реакция гидроксида натрия с оксидом серы(VI):
$2NaOH + SO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

Б. Гидроксид калия не разлагается при нагревании.

Данное утверждение является верным. Гидроксиды щелочных металлов, за исключением гидроксида лития ($LiOH$), — термически очень устойчивые соединения. Они плавятся при нагревании, но разлагаются только при очень высоких температурах, близких к температуре кипения (для $KOH$ температура кипения составляет 1327 °C). В рамках школьной программы и большинства лабораторных условий считается, что гидроксиды калия и натрия не разлагаются при нагревании. В то же время нерастворимые основания, такие как гидроксид меди(II), легко разлагаются:
$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

Итак, суждение А неверно, а суждение Б верно. Следовательно, из предложенных вариантов правильным является тот, который утверждает, что верно только Б.

Ответ: 2

11. Гидроксид кальция в растворе вступает в реакцию

1) с гидроксидом лития

2) с оксидом натрия

3) с водой

4) с карбонатом калия

5) с оксидом серы(IV)

Решение:

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), или гашёная известь, является сильным основанием (щёлочью). Его водный раствор (известковая вода) вступает в реакции, характерные для оснований: с кислотами, кислотными оксидами, а также с растворами солей, если в результате реакции ионного обмена образуется нерастворимое вещество (осадок) или выделяется газ. Проанализируем каждый предложенный вариант.

1) с гидроксидом лития

Гидроксид лития ($LiOH$) также является щёлочью. Основания не вступают в химическую реакцию друг с другом, так как принадлежат к одному классу химических соединений и не происходит образования новых веществ. Ответ: реакция не идет.

2) с оксидом натрия

Оксид натрия ($Na_2O$) — это основный оксид. Основные оксиды не реагируют с основаниями. При попадании в водный раствор оксид натрия прореагирует с водой, образуя гидроксид натрия ($NaOH$), который, являясь основанием, не будет реагировать с гидроксидом кальция. Ответ: реакция не идет.

3) с водой

В условии задачи указано, что гидроксид кальция находится "в растворе", то есть он уже растворен в воде. Вода в данном случае является растворителем. Происходит физический процесс растворения и диссоциации, а не химическая реакция с образованием новых продуктов. Ответ: реакция не идет.

4) с карбонатом калия

Карбонат калия ($K_2CO_3$) — это растворимая в воде соль. При смешивании растворов гидроксида кальция и карбоната калия протекает реакция ионного обмена. Движущей силой реакции является образование нерастворимого осадка карбоната кальция ($CaCO_3$), который выпадает из раствора. Уравнение реакции:
$Ca(OH)_2(aq) + K_2CO_3(aq) \rightarrow CaCO_3(s) \downarrow + 2KOH(aq)$.
Ответ: реакция идет.

5) с оксидом серы(IV)

Оксид серы(IV) ($SO_2$) является кислотным оксидом. Кислотные оксиды вступают в реакцию нейтрализации с основаниями, образуя соль и воду. В данном случае образуется малорастворимая соль — сульфит кальция ($CaSO_3$), которая выпадает в осадок. Уравнение реакции:
$Ca(OH)_2(aq) + SO_2(g) \rightarrow CaSO_3(s) \downarrow + H_2O(l)$.
Ответ: реакция идет.

Таким образом, из предложенного списка гидроксид кальция в растворе вступает в реакцию с карбонатом калия и с оксидом серы(IV). Оба варианта, 4 и 5, являются химически верными.

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

РЕАГЕНТЫ

СОКРАЩЁННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

А) $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow$

Б) $KOH + HCl \rightarrow$

В) $KOH + CuSO_4 \rightarrow$

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

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

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

4) $Cu(OH)_2 + 2H^+ = Cu^{2+} + 2H_2O$

5) $2K^+ + CuSO_4 = Cu^{2+} + K_2SO_4$

А) Реакция между гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$) и серной кислотой ($H_2SO_4$) является реакцией обмена между нерастворимым основанием и сильной кислотой. В результате образуются растворимая соль сульфат меди(II) и вода.

Молекулярное уравнение реакции:

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

Для составления сокращённого ионного уравнения запишем полное ионное уравнение. Учтём, что гидроксид меди(II) — нерастворимое вещество (не диссоциирует), серная кислота — сильный электролит (диссоциирует полностью), сульфат меди(II) — растворимая соль (сильный электролит), а вода — слабый электролит.

Полное ионное уравнение:

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

Исключив из обеих частей уравнения одинаковые ионы (ионы-наблюдатели $SO_4^{2-}$), получим сокращённое ионное уравнение:

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

Данное уравнение соответствует варианту 4.

Ответ: 4

Б) Реакция между гидроксидом калия ($KOH$) и соляной кислотой ($HCl$) является реакцией нейтрализации между сильным основанием (щёлочью) и сильной кислотой. В результате образуются растворимая соль хлорид калия и вода.

Молекулярное уравнение реакции:

$KOH + HCl \rightarrow KCl + H_2O$

Запишем полное ионное уравнение. Гидроксид калия, соляная кислота и хлорид калия являются сильными электролитами и в водном растворе полностью диссоциируют на ионы. Вода — слабый электролит.

Полное ионное уравнение:

$K^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \rightarrow K^+ + Cl^- + H_2O$

Исключив ионы-наблюдатели ($K^+$ и $Cl^-$), получим сокращённое ионное уравнение, которое показывает суть реакции нейтрализации:

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

Данное уравнение соответствует варианту 2.

Ответ: 2

В) Реакция между гидроксидом калия ($KOH$) и сульфатом меди(II) ($CuSO_4$) является реакцией ионного обмена между щёлочью и растворимой солью. Реакция протекает, так как в результате образуется нерастворимое вещество — гидроксид меди(II).

Молекулярное уравнение реакции (необходимо расставить коэффициенты):

$2KOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

Запишем полное ионное уравнение. Гидроксид калия, сульфат меди(II) и сульфат калия — сильные электролиты. Гидроксид меди(II) — нерастворимый осадок голубого цвета.

Полное ионное уравнение:

$2K^+ + 2OH^- + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2K^+ + SO_4^{2-}$

Исключив ионы-наблюдатели ($K^+$ и $SO_4^{2-}$), получим сокращённое ионное уравнение:

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

Данное уравнение соответствует варианту 3.

Ответ: 3