Страница 55 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Химическая реакция возможна между веществами, формулы которых

1) Fe и $MgSO_4$

2) Au и $H_2SO_4$

3) Al и $HCl$

4) Hg и $CuCl_2$

Чтобы определить, возможна ли химическая реакция между предложенными веществами, необходимо обратиться к электрохимическому ряду активности металлов. Общее правило гласит, что более активный металл (стоящий левее в ряду) вытесняет менее активный металл (стоящий правее) из раствора его соли. Также металлы, стоящие в ряду активности до водорода ($H$), вытесняют его из растворов кислот (за исключением азотной и концентрированной серной).

Рассмотрим каждый случай:

1) Fe и MgSO₄

В ряду активности металлов железо ($Fe$) находится правее магния ($Mg$). Это означает, что железо является менее активным металлом по сравнению с магнием. Следовательно, железо не способно вытеснить магний из раствора его соли, сульфата магния ($MgSO_4$).

$Fe + MgSO_4 \rightarrow$ реакция не идет.

Ответ: реакция невозможна.

2) Au и H₂SO₄

Золото ($Au$) — благородный металл, который в ряду активности стоит значительно правее водорода ($H$). Это указывает на его очень низкую химическую активность. Золото не реагирует с серной кислотой ($H_2SO_4$), так как не может вытеснить из нее водород.

$Au + H_2SO_4 \rightarrow$ реакция не идет.

Ответ: реакция невозможна.

3) Al и HCl

Алюминий ($Al$) в ряду активности металлов расположен левее водорода ($H$). Это значит, что алюминий является более активным, чем водород, и способен вытеснять его из растворов кислот, таких как соляная кислота ($HCl$). В результате реакции образуется соль хлорид алюминия и выделяется газообразный водород.

Уравнение реакции: $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$.

Ответ: реакция возможна.

4) Hg и CuCl₂

В ряду активности металлов ртуть ($Hg$) стоит правее меди ($Cu$). Это означает, что ртуть — менее активный металл, чем медь. Поэтому ртуть не может вытеснить медь из раствора её соли, хлорида меди(II) ($CuCl_2$).

$Hg + CuCl_2 \rightarrow$ реакция не идет.

Ответ: реакция невозможна.

Из всех предложенных вариантов химическая реакция возможна только в паре Al и HCl.

5. Отличить хлорид кальция $CaCl_2$ от нитрата кальция $Ca(NO_3)_2$ можно с помощью реактива

1) $NaOH$

2) $BaSO_4$

3) $AgNO_3$

4) $HCl$

Решение

Задача состоит в том, чтобы найти вещество (реактив), которое по-разному взаимодействует с хлоридом кальция ($CaCl_2$) и нитратом кальция ($Ca(NO_3)_2$), позволяя их различить. Поскольку оба вещества являются солями одного и того же катиона кальция ($Ca^{2+}$), для их распознавания необходимо провести качественную реакцию на один из анионов: хлорид-ион ($Cl^-$) или нитрат-ион ($NO_3^-$).

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) NaOH

Гидроксид натрия ($NaOH$) является щелочью. При добавлении его раствора к растворам обеих солей кальция может образоваться малорастворимый гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$). Поскольку в обоих случаях будет наблюдаться одинаковый результат (или его отсутствие при низких концентрациях), этот реактив не подходит для различения данных солей.

$CaCl_2 + 2NaOH \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + 2NaCl$

$Ca(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$

2) BaSO₄

Сульфат бария ($BaSO_4$) — это практически нерастворимая в воде соль. Он не будет вступать в реакцию обмена ни с хлоридом кальция, ни с нитратом кальция, так как они являются растворимыми солями. Никаких видимых изменений не произойдет.

3) AgNO₃

Нитрат серебра ($AgNO_3$) является качественным реактивом на хлорид-ионы ($Cl^-$). При добавлении раствора нитрата серебра к раствору хлорида кальция произойдет реакция ионного обмена с образованием белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$), нерастворимого в кислотах.

$CaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ca(NO_3)_2$

В то же время, при добавлении нитрата серебра к раствору нитрата кальция видимых изменений не произойдет, так как все ионы останутся в растворе (реакция обмена невозможна).

$Ca(NO_3)_2 + AgNO_3 \rightarrow$ реакция не идет

Таким образом, по наличию или отсутствию осадка можно легко отличить эти два вещества. Этот реактив подходит.

4) HCl

Соляная кислота ($HCl$) не будет реагировать ни с хлоридом кальция (из-за наличия общего хлорид-иона), ни с нитратом кальция (все возможные продукты реакции растворимы). Видимых изменений не будет ни в одной из пробирок.

Из всех предложенных вариантов только нитрат серебра позволяет однозначно отличить хлорид кальция от нитрата кальция.

Ответ: 3) $AgNO_3$.

6. Хлорид железа(III) нельзя получить взаимодействием веществ,

формулы которых

1) $Fe_2(SO_4)_3$ и $BaCl_2$

2) $FeO$ и $HCl$

3) $HCl$ и $Fe_2O_3$

4) $Fe(OH)_3$ и $HCl$

Для решения этой задачи необходимо проанализировать продукты химических реакций, предложенных в каждом из вариантов, и определить, в каком случае не образуется хлорид железа(III) ($FeCl_3$). Хлорид железа(III) — это соль, образованная катионом железа со степенью окисления +3 ($Fe^{3+}$) и анионом хлора ($Cl^{-}$).

1) $Fe_2(SO_4)_3$ и $BaCl_2$

Взаимодействие сульфата железа(III) и хлорида бария является реакцией ионного обмена. Исходное вещество, $Fe_2(SO_4)_3$, содержит железо в степени окисления +3. Реакции обмена протекают без изменения степеней окисления. Реакция возможна, так как в результате образуется нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

Уравнение реакции: $Fe_2(SO_4)_3 + 3BaCl_2 \rightarrow 2FeCl_3 + 3BaSO_4\downarrow$

Как видно из уравнения, одним из продуктов является хлорид железа(III). Следовательно, этот способ подходит для получения $FeCl_3$.

2) $FeO$ и $HCl$

Взаимодействие оксида железа(II) с соляной кислотой. Оксид железа(II) ($FeO$) является основным оксидом, в котором железо имеет степень окисления +2. Соляная кислота ($HCl$) не проявляет сильных окислительных свойств в данной реакции. Поэтому происходит реакция обмена с образованием соли, в которой железо сохраняет свою степень окисления +2, то есть образуется хлорид железа(II) ($FeCl_2$), а не хлорид железа(III).

Уравнение реакции: $FeO + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2O$

В этой реакции хлорид железа(III) не образуется.

3) $HCl$ и $Fe_2O_3$

Взаимодействие оксида железа(III) с соляной кислотой. Оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) является основным (с амфотерными свойствами) оксидом, в котором железо имеет степень окисления +3. Это типичная реакция кислотно-основного взаимодействия.

Уравнение реакции: $Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

В результате реакции образуется хлорид железа(III).

4) $Fe(OH)_3$ и $HCl$

Взаимодействие гидроксида железа(III) с соляной кислотой. Гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) — нерастворимое основание, где железо имеет степень окисления +3. Это реакция нейтрализации.

Уравнение реакции: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

В результате реакции образуется хлорид железа(III).

Следовательно, единственный способ, которым нельзя получить хлорид железа(III) из предложенных, — это взаимодействие оксида железа(II) с соляной кислотой.

Ответ: 2

7. Сокращённое ионное уравнение $Ca^{2+} + CO_3^{2-} = CaCO_3\downarrow$ соответствует взаимодействию

1) соляной кислоты и карбоната кальция

2) хлорида кальция и карбоната калия

3) карбоната натрия и нитрата калия

4) нитрата кальция и углекислого газа

Для того чтобы определить, какая реакция соответствует данному сокращенному ионному уравнению $Ca^{2+} + CO_3^{2-} = CaCO_3 \downarrow$, необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов. Сокращенное ионное уравнение показывает, что в реакции участвуют ионы кальция $Ca^{2+}$ и карбонат-ионы $CO_3^{2-}$, которые образуют нерастворимый осадок карбоната кальция $CaCO_3$. Это означает, что исходные вещества должны быть растворимыми соединениями, которые диссоциируют в водном растворе на соответствующие ионы, и в результате их взаимодействия должен образовываться нерастворимый продукт.

Взаимодействие сильной кислоты ($HCl$) с нерастворимой солью ($CaCO_3$).
Молекулярное уравнение: $2HCl + CaCO_3 \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$.
Карбонат кальция является твердым веществом, поэтому в полном ионном уравнении он записывается в молекулярном виде.
Полное ионное уравнение: $2H^+ + 2Cl^- + CaCO_{3(s)} \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^- + H_2O + CO_{2(g)}$.
Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов-наблюдателей $Cl^-$): $2H^+ + CaCO_{3(s)} \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_{2(g)}$.
Это уравнение не совпадает с заданным.

Взаимодействие двух растворимых солей: хлорида кальция ($CaCl_2$) и карбоната калия ($K_2CO_3$).
Молекулярное уравнение: $CaCl_2 + K_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KCl$.
Оба реагента растворимы и диссоциируют на ионы. Продукт $CaCO_3$ является нерастворимым осадком, а $KCl$ — растворимой солью.
Полное ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2Cl^- + 2K^+ + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_{3(s)} \downarrow + 2K^+ + 2Cl^-$.
Ионы $K^+$ и $Cl^-$ являются ионами-наблюдателями и сокращаются.
Сокращенное ионное уравнение: $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_{3(s)} \downarrow$.
Это уравнение полностью совпадает с заданным.

Взаимодействие двух растворимых солей: карбоната натрия ($Na_2CO_3$) и нитрата калия ($KNO_3$).
Возможное уравнение реакции обмена: $Na_2CO_3 + 2KNO_3 \rightarrow K_2CO_3 + 2NaNO_3$.
Все исходные вещества и все возможные продукты ($K_2CO_3$, $NaNO_3$) являются хорошо растворимыми в воде солями. Так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, реакция ионного обмена не протекает. Все ионы остаются в растворе в неизменном виде.

Взаимодействие растворимой соли нитрата кальция ($Ca(NO_3)_2$) с оксидом углерода(IV) ($CO_2$). В водном растворе $CO_2$ образует слабую угольную кислоту $H_2CO_3$.
Молекулярное уравнение: $Ca(NO_3)_2 + CO_2 + H_2O \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2HNO_3$.
Угольная кислота — слабый электролит, поэтому в ионном уравнении она (или $CO_2 + H_2O$) записывается в молекулярном виде. Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная.
Полное ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2NO_3^- + CO_2 + H_2O \rightarrow CaCO_{3(s)} \downarrow + 2H^+ + 2NO_3^-$.
Сокращенное ионное уравнение: $Ca^{2+} + CO_2 + H_2O \rightarrow CaCO_{3(s)} \downarrow + 2H^+$.
Это уравнение не совпадает с заданным.

Таким образом, только взаимодействие хлорида кальция и карбоната калия описывается сокращенным ионным уравнением $Ca^{2+} + CO_3^{2-} = CaCO_3 \downarrow$.

Ответ: 2

8. Гидролизу по аниону подвергается соль

1) хлорид кальция

2) карбонат калия

3) нитрат калия

4) сульфат аммония

Гидролиз — это реакция обменного взаимодействия ионов соли с молекулами воды, приводящая к образованию слабого электролита. Гидролизу по аниону подвергаются соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой. В результате такого гидролиза в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^{-}$), и среда становится щелочной ($pH > 7$).

Проанализируем предложенные варианты:

1) хлорид кальция

Хлорид кальция ($CaCl_2$) образован сильным основанием $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция) и сильной кислотой $HCl$ (соляная кислота). Соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями, не гидролизуются. Среда раствора нейтральная.
Ответ: не подходит.

2) карбонат калия

Карбонат калия ($K_2CO_3$) образован сильным основанием $KOH$ (гидроксид калия) и слабой кислотой $H_2CO_3$ (угольная кислота). В растворе гидролизуется анион слабой кислоты — карбонат-ион ($CO_3^{2-}$):
$K_2CO_3 \rightarrow 2K^{+} + CO_3^{2-}$
$CO_3^{2-} + HOH \rightleftharpoons HCO_3^{-} + OH^{-}$
В результате образуются гидроксид-ионы, создавая щелочную среду. Это и есть гидролиз по аниону.
Ответ: подходит.

3) нитрат калия

Нитрат калия ($KNO_3$) образован сильным основанием $KOH$ (гидроксид калия) и сильной кислотой $HNO_3$ (азотная кислота). Такая соль не подвергается гидролизу, среда раствора нейтральная.
Ответ: не подходит.

4) сульфат аммония

Сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$) образован слабым основанием $NH_3 \cdot H_2O$ (гидрат аммиака) и сильной кислотой $H_2SO_4$ (серная кислота). В этом случае гидролизу подвергается катион слабого основания — ион аммония ($NH_4^{+}$):
$(NH_4)_2SO_4 \rightarrow 2NH_4^{+} + SO_4^{2-}$
$NH_4^{+} + HOH \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^{+}$
В результате образуются ионы водорода ($H^{+}$), создавая кислую среду. Это гидролиз по катиону.
Ответ: не подходит.

Таким образом, единственной солью из списка, которая подвергается гидролизу по аниону, является карбонат калия.

Ответ: 2

9. Фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет в растворе соли, формула которой

1) $LiBr$

2) $Na_3PO_4$

3) $CuCl_2$

4) $KNO_3$

Решение

Фенолфталеин – это кислотно-основный индикатор, который изменяет свою окраску в зависимости от pH среды. В кислой и нейтральной среде (при pH < 8,2) он бесцветен, а в щелочной среде (при pH > 8,2) он приобретает малиновую окраску. Для решения задачи необходимо определить, раствор какой из предложенных солей будет иметь щелочную среду.

Среда раствора соли определяется гидролизом – взаимодействием ионов соли с водой, приводящим к образованию слабого электролита.

1) LiBr

Бромид лития (LiBr) – это соль, образованная сильным основанием (гидроксидом лития, LiOH) и сильной кислотой (бромоводородной кислотой, HBr). Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу. Их водные растворы имеют нейтральную среду (pH ≈ 7). Фенолфталеин в таком растворе будет бесцветным.

2) Na₃PO₄

Фосфат натрия (Na₃PO₄) – это соль, образованная сильным основанием (гидроксидом натрия, NaOH) и слабой кислотой (ортофосфорной кислотой, H₃PO₄). Эта соль гидролизуется по аниону ($PO_4^{3-}$). В ходе реакции с водой образуются гидроксид-ионы, создавая щелочную среду.

Уравнение гидролиза по первой ступени:

$PO_4^{3-} + H_2O \rightleftharpoons HPO_4^{2-} + OH^-$

Накопление ионов $OH^-$ приводит к тому, что pH раствора становится больше 7. В щелочной среде фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет.

3) CuCl₂

Хлорид меди(II) (CuCl₂) – это соль, образованная слабым основанием (гидроксидом меди(II), Cu(OH)₂) и сильной кислотой (соляной кислотой, HCl). Эта соль гидролизуется по катиону ($Cu^{2+}$). В ходе реакции с водой образуются ионы водорода, создавая кислую среду.

Уравнение гидролиза по первой ступени:

$Cu^{2+} + H_2O \rightleftharpoons CuOH^{+} + H^+$

Накопление ионов $H^+$ приводит к тому, что pH раствора становится меньше 7. В кислой среде фенолфталеин будет бесцветным.

4) KNO₃

Нитрат калия (KNO₃) – это соль, образованная сильным основанием (гидроксидом калия, KOH) и сильной кислотой (азотной кислотой, HNO₃). Как и LiBr, эта соль не подвергается гидролизу, и ее водный раствор имеет нейтральную среду (pH ≈ 7). Фенолфталеин в таком растворе будет бесцветным.

Таким образом, щелочная среда, необходимая для малинового окрашивания фенолфталеина, создается только в растворе фосфата натрия.

Ответ: 2

10. Гидролизу и по катиону, и по аниону подвергается соль

1) $(\text{NH}_4)_2\text{S}$

2) $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$

3) $\text{Cu}(\text{NO}_3)_2$

4) $\text{FeCl}_3$

Решение

Гидролиз соли — это её взаимодействие с водой, приводящее к образованию слабого электролита. Гидролизу и по катиону, и по аниону подвергаются соли, образованные катионом слабого основания и анионом слабой кислоты. Проанализируем каждую соль.

1) $(NH_4)_2S$
Сульфид аммония — соль, образованная катионом аммония $NH_4^+$ и анионом сульфида $S^{2-}$.
Катион $NH_4^+$ соответствует слабому основанию — гидрату аммиака $NH_3 \cdot H_2O$ (или гидроксиду аммония $NH_4OH$). Следовательно, он подвергается гидролизу по катиону:
$NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$
Анион $S^{2-}$ соответствует слабой двухосновной кислоте — сероводородной $H_2S$. Следовательно, он подвергается гидролизу по аниону (преимущественно по первой ступени):
$S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^- + OH^-$
Так как соль образована слабым основанием и слабой кислотой, она подвергается полному и необратимому гидролизу как по катиону, так и по аниону.

2) $Al_2(SO_4)_3$
Сульфат алюминия — соль, образованная катионом алюминия $Al^{3+}$ и анионом сульфата $SO_4^{2-}$.
Катион $Al^{3+}$ соответствует слабому основанию — гидроксиду алюминия $Al(OH)_3$. Следовательно, происходит гидролиз по катиону.
Анион $SO_4^{2-}$ соответствует сильной кислоте — серной $H_2SO_4$. Следовательно, он не подвергается гидролизу.
Таким образом, гидролиз этой соли идет только по катиону.

3) $Cu(NO_3)_2$
Нитрат меди(II) — соль, образованная катионом меди $Cu^{2+}$ и анионом нитрата $NO_3^{-}$.
Катион $Cu^{2+}$ соответствует слабому основанию — гидроксиду меди(II) $Cu(OH)_2$. Следовательно, происходит гидролиз по катиону.
Анион $NO_3^{-}$ соответствует сильной кислоте — азотной $HNO_3$. Следовательно, он не подвергается гидролизу.
Таким образом, гидролиз этой соли идет только по катиону.

4) $FeCl_3$
Хлорид железа(III) — соль, образованная катионом железа $Fe^{3+}$ и анионом хлорида $Cl^{-}$.
Катион $Fe^{3+}$ соответствует слабому основанию — гидроксиду железа(III) $Fe(OH)_3$. Следовательно, происходит гидролиз по катиону.
Анион $Cl^{-}$ соответствует сильной кислоте — соляной $HCl$. Следовательно, он не подвергается гидролизу.
Таким образом, гидролиз этой соли идет только по катиону.

Из всех представленных вариантов только сульфид аммония $(NH_4)_2S$ является солью, образованной слабым основанием и слабой кислотой, и, следовательно, подвергается гидролизу и по катиону, и по аниону.

Ответ: 1

11. С раствором сульфата меди(II) реагируют вещества, формулы которых

1) $Fe$

2) $Na_2SO_4$

3) $KOH$

4) $HCl$

5) $Ag$

Решение

Для определения, какие из предложенных веществ реагируют с раствором сульфата меди(II) ($CuSO_4$), проанализируем каждую возможную реакцию.

1) Fe

Железо (Fe) находится в ряду активности металлов левее меди (Cu), что означает, что железо является более активным металлом. Более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей. Следовательно, железо будет реагировать с сульфатом меди(II).

Уравнение реакции замещения:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu\downarrow$

В ходе реакции на поверхности железа будет образовываться красный налет металлической меди, а раствор будет постепенно менять цвет с голубого на зеленоватый (цвет раствора сульфата железа(II)).

Ответ: реагирует.

2) $Na_2SO_4$

Сульфат натрия ($Na_2SO_4$) — это растворимая соль. Реакция ионного обмена между двумя солями ($CuSO_4$ и $Na_2SO_4$) возможна только в случае образования осадка, газа или слабого электролита. В данном случае оба реагента имеют общий сульфат-анион ($SO_4^{2-}$), и обмен катионами не приведет к образованию новых веществ. Таким образом, реакция не протекает.

Ответ: не реагирует.

3) KOH

Гидроксид калия (KOH) является сильным основанием (щёлочью). Растворимые соли, образованные катионами металлов, гидроксиды которых нерастворимы, вступают в реакцию ионного обмена со щелочами. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — нерастворимое в воде основание голубого цвета. Поэтому реакция протекает с образованием осадка.

Уравнение реакции обмена:

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

Ответ: реагирует.

4) HCl

Соляная кислота (HCl) — сильная кислота. Сульфат меди(II) — соль, образованная сильной серной кислотой ($H_2SO_4$). Реакция обмена между солью сильной кислоты и другой сильной кислотой не идёт, так как не выполняется ни одно из условий протекания реакций ионного обмена до конца (не образуется ни осадок, ни газ, ни слабый электролит). Все вещества в растворе остаются в виде ионов.

$CuSO_4 + HCl \nrightarrow$

Ответ: не реагирует.

5) Ag

Серебро (Ag) находится в ряду активности металлов правее меди (Cu). Это означает, что серебро — менее активный металл по сравнению с медью. Менее активные металлы не могут вытеснять более активные из растворов их солей.

$Ag + CuSO_4 \nrightarrow$

Ответ: не реагирует.