Страница 81 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Сокращённое ионное уравнение $Ba^{2+} + SO_4^{2-} = BaSO_4\downarrow$ соответствует взаимодействию

1) нитрата бария и сульфата натрия

2) хлорида бария и сульфита калия

3) оксида бария и серной кислоты

4) бария и оксида серы(VI)

Сокращенное ионное уравнение $Ba^{2+} + SO_4^{2-} = BaSO_4\downarrow$ показывает, что в реакции взаимодействуют ионы бария $Ba^{2+}$ и сульфат-ионы $SO_4^{2-}$, образуя нерастворимый осадок сульфата бария $BaSO_4$. Для этого необходимо, чтобы исходные реагенты были растворимыми соединениями (сильными электролитами), которые диссоциируют в воде на соответствующие ионы. Рассмотрим каждый из предложенных вариантов.

1) нитрата бария и сульфата натрия

Реакция между нитратом бария ($Ba(NO_3)_2$) и сульфатом натрия ($Na_2SO_4$). Оба вещества являются растворимыми в воде солями и сильными электролитами.
Молекулярное уравнение: $Ba(NO_3)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaNO_3$.
Полное ионное уравнение: $Ba^{2+} + 2NO_3^{-} + 2Na^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2Na^{+} + 2NO_3^{-}$.
После сокращения ионов-наблюдателей ($Na^{+}$ и $NO_3^{-}$) получаем искомое сокращенное ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$.
Этот вариант является верным.

2) хлорида бария и сульфита калия

Реакция между хлоридом бария ($BaCl_2$) и сульфитом калия ($K_2SO_3$). В этой реакции участвует сульфит-ион ($SO_3^{2-}$), а не сульфат-ион ($SO_4^{2-}$).
Сокращенное ионное уравнение будет иным: $Ba^{2+} + SO_3^{2-} \rightarrow BaSO_3\downarrow$.
Этот вариант не подходит.

3) оксида бария и серной кислоты

Реакция между оксидом бария ($BaO$) и серной кислотой ($H_2SO_4$). Оксид бария является твердым веществом, а не ионом в растворе.
Сокращенное ионное уравнение реакции: $BaO(s) + 2H^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + H_2O(l)$.
Это уравнение отличается от заданного.

4) бария и оксида серы(VI)

Реакция между металлическим барием ($Ba$) и оксидом серы(VI) ($SO_3$) является окислительно-восстановительной, а не реакцией ионного обмена. Исходные вещества — простое вещество и оксид, а не ионы в растворе.
Сокращенное ионное уравнение возможной реакции (бария с серной кислотой, продуктом взаимодействия $SO_3$ с водой) выглядит так: $Ba(s) + 2H^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + H_2\uparrow$.
Этот вариант не подходит.

Ответ: 1

11. В схеме превращений

$SO_3 \xrightarrow{X} X \xrightarrow{Y} BaSO_4$

буквами X и Y обозначены вещества, формулы которых соответ-ственно

1) BaO

2) K$_2$O

3) BaCl$_2$

4) K$_2$SO$_4$

5) Na$_2$S

В представленной задаче необходимо определить вещества X и Y в цепочке химических превращений: $SO_3 \rightarrow X \rightarrow BaSO_4$.

Проанализируем каждый этап превращения:

1. Первая стадия: $SO_3 \rightarrow X$

Исходное вещество — оксид серы(VI) ($SO_3$), который является кислотным оксидом. Чтобы на следующей стадии получить сульфат бария ($BaSO_4$), промежуточное вещество X должно содержать сульфат-ион $SO_4^{2-}$. Следовательно, вещество X — это либо серная кислота ($H_2SO_4$), либо какая-то растворимая соль-сульфат.

Рассмотрим предложенные варианты ответа: 1) $BaO$, 2) $K_2O$, 3) $BaCl_2$, 4) $K_2SO_4$, 5) $Na_2S$.

Единственным веществом из списка, которое является сульфатом и может быть промежуточным продуктом X, является сульфат калия ($K_2SO_4$). Его можно получить из $SO_3$ при реакции с основанием ($KOH$) или основным оксидом ($K_2O$):

$SO_3 + K_2O \rightarrow K_2SO_4$

Таким образом, можно сделать вывод, что вещество X — это $K_2SO_4$ (сульфат калия).

2. Вторая стадия: $X \rightarrow BaSO_4$

На этом этапе из вещества X ($K_2SO_4$) нужно получить конечный продукт — сульфат бария ($BaSO_4$). Поскольку $K_2SO_4$ — растворимая соль, а $BaSO_4$ — нерастворимая, для этого превращения необходима реакция ионного обмена с растворимым соединением бария.

В задании указано, что второе искомое вещество — Y. Логично предположить, что Y — это реагент, необходимый для второго превращения. Из списка вариантов на роль такого реагента подходят соединения бария: $BaO$ и $BaCl_2$. Реакция между солью $K_2SO_4$ и оксидом $BaO$ в стандартных условиях не протекает. А вот реакция с растворимой солью хлоридом бария ($BaCl_2$) является классическим способом получения осадка $BaSO_4$:

$K_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KCl$

Таким образом, вещество Y — это $BaCl_2$ (хлорид бария).

Вся цепочка превращений выглядит следующим образом:

$SO_3 \xrightarrow{+K_2O} K_2SO_4 \xrightarrow{+BaCl_2} BaSO_4$

Веществом X является промежуточный продукт $K_2SO_4$, а веществом Y — реагент для второй стадии $BaCl_2$.

Ответ: Вещество X — это $K_2SO_4$ (сульфат калия), вещество Y — это $BaCl_2$ (хлорид бария).

12. Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления серы.

СХЕМА РЕАКЦИИ

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ СЕРЫ

А) $CuS + O_2 \to CuO + SO_2$

Б) $S + O_2 \to SO_2$

В) $Cu + H_2SO_4(\text{конц.}) \to CuSO_4 + SO_2 + H_2O$

1) $0 \to +4$

2) $-2 \to 0$

3) $+6 \to +4$

4) $-2 \to +4$

5) $+4 \to +6$

Дано:

Схемы реакций:

А) $CuS + O_2 \rightarrow CuO + SO_2$

Б) $S + O_2 \rightarrow SO_2$

В) $Cu + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + H_2O$

Изменения степени окисления серы:

1) $0 \rightarrow +4$

2) $-2 \rightarrow 0$

3) $+6 \rightarrow +4$

4) $-2 \rightarrow +4$

5) $+4 \rightarrow +6$

Найти:

Установить соответствие между каждой схемой реакции (А, Б, В) и соответствующим ей изменением степени окисления серы (1-5).

Решение:

Для установления соответствия необходимо определить степень окисления серы в реагентах и продуктах для каждой реакции.

А) В реакции $CuS + O_2 \rightarrow CuO + SO_2$ сера в левой части уравнения находится в составе сульфида меди (II) $CuS$. В сульфидах степень окисления серы, как правило, равна $-2$. В правой части уравнения сера находится в составе оксида серы (IV) $SO_2$. Степень окисления кислорода в оксидах (кроме пероксидов и надпероксидов) равна $-2$. Пусть степень окисления серы $x$. Сумма степеней окисления в нейтральной молекуле равна нулю: $x + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$. Таким образом, степень окисления серы изменяется с $-2$ на $+4$. Этому соответствует вариант 4.

Ответ: 4

Б) В реакции $S + O_2 \rightarrow SO_2$ сера в левой части уравнения $S$ является простым веществом, поэтому её степень окисления равна $0$. В правой части уравнения сера находится в составе оксида серы (IV) $SO_2$. Как было определено в предыдущем пункте, степень окисления серы в этом соединении равна $+4$. Таким образом, степень окисления серы изменяется с $0$ на $+4$. Этому соответствует вариант 1.

Ответ: 1

В) В реакции $Cu + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + H_2O$ сера в левой части уравнения находится в составе серной кислоты $H_2SO_4$. Степень окисления водорода $+1$, кислорода $-2$. Пусть степень окисления серы $y$. Тогда: $2 \cdot (+1) + y + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $y - 6 = 0$, и $y = +6$. В правой части реакции сера, которая изменила свою степень окисления, находится в соединении $SO_2$, где её степень окисления равна $+4$. В сульфате меди $CuSO_4$ степень окисления серы остаётся $+6$, эта часть серной кислоты не участвует в окислительно-восстановительном процессе, а расходуется на образование соли. Таким образом, степень окисления серы в ходе окислительно-восстановительной реакции изменяется с $+6$ на $+4$. Этому соответствует вариант 3.

Ответ: 3

13. Чтобы различить две соли — сульфид натрия и сульфит натрия — ученик к каждой из них добавил соляную кислоту. В обоих случаях он наблюдал выделение бесцветных газов. Какие это были газы? Запишите уравнения соответствующих реакций.

Решение

В задаче описаны качественные реакции для различения двух солей: сульфида натрия ($Na_2S$) и сульфита натрия ($Na_2SO_3$) с помощью соляной кислоты ($HCl$). Обе соли вступают в реакцию ионного обмена с сильной соляной кислотой, так как в результате реакции образуются летучие соединения (газы).

1. Реакция сульфида натрия с соляной кислотой

При взаимодействии сульфида натрия с соляной кислотой образуется хлорид натрия и выделяется сероводород. Сероводород ($H_2S$) — это бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц.

Уравнение реакции:

$Na_2S + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2S\uparrow$

2. Реакция сульфита натрия с соляной кислотой

При взаимодействии сульфита натрия с соляной кислотой образуется хлорид натрия и неустойчивая сернистая кислота ($H_2SO_3$). Она немедленно разлагается на воду и сернистый газ, который также известен как диоксид серы ($SO_2$). Диоксид серы — это бесцветный газ с резким удушливым запахом (напоминает запах зажженной спички).

Уравнение реакции:

$Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + SO_2\uparrow$

Таким образом, в обоих случаях наблюдается выделение бесцветных газов.

Ответ:

В реакции сульфида натрия с соляной кислотой выделяется газ сероводород ($H_2S$). Уравнение реакции: $Na_2S + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2S\uparrow$.

В реакции сульфита натрия с соляной кислотой выделяется газ диоксид серы (сернистый газ) ($SO_2$). Уравнение реакции: $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + SO_2\uparrow$.

14. Хотя серную кислоту и называют «хлебом химической промышленности», её производство создаёт немало экологических проблем. Почему серную кислоту так называют? О каких экологических проблемах идёт речь?

Почему серную кислоту так называют?

Серную кислоту ($H_2SO_4$) называют «хлебом химической промышленности» из-за её фундаментальной важности и огромных объёмов производства и потребления. Её значение для промышленности сравнимо со значением хлеба в питании человека. Она является одним из самых производимых химических веществ в мире, и по объёмам её производства судят об уровне развития химической промышленности и промышленном потенциале страны в целом.

Широчайшее применение серной кислоты охватывает множество отраслей. Основные направления использования: производство минеральных удобрений (суперфосфата, сульфата аммония); нефтепереработка для очистки нефтепродуктов; металлургия для травления металлов и извлечения их из руд; химический синтез для производства других кислот, солей, красителей, лекарств, пластмасс и химических волокон (например, вискозы); производство взрывчатых веществ и моющих средств. Кроме того, она используется в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах и как сильный водоотнимающий агент в химических реакциях.

Ответ: Серную кислоту называют «хлебом химической промышленности» из-за её исключительной важности, массового производства и применения практически во всех отраслях промышленности, что делает её основополагающим продуктом для индустриальной экономики, подобно тому как хлеб является основой питания.

О каких экологических проблемах идёт речь?

Производство серной кислоты, несмотря на всю его важность, связано со значительными экологическими рисками, в первую очередь из-за выбросов в атмосферу соединений серы.

Главная экологическая проблема — это загрязнение атмосферы и, как следствие, кислотные дожди. В процессе производства стадия окисления сернистого газа ($SO_2$) в серный ангидрид ($SO_3$) является обратимой ($2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$) и не протекает на 100%. Поэтому непрореагировавший $SO_2$, а также некоторая часть $SO_3$ (из-за неполного поглощения) попадают в атмосферу. Взаимодействуя с водяным паром, эти оксиды образуют кислоты — сернистую ($H_2SO_3$) и серную ($H_2SO_4$), которые выпадают на землю в виде кислотных дождей. Последствия кислотных дождей разрушительны: они повреждают здания и памятники, вызывают гибель лесов, закисляют почвы и водоёмы, что ведёт к гибели флоры и фауны.

Другими проблемами являются: образование твёрдых отходов, в частности, пиритного огарка (в основном $Fe_2O_3$) при использовании пирита ($FeS_2$) в качестве сырья, который требует утилизации; а также тепловое загрязнение, когда нагретая в процессе производства вода сбрасывается в водоёмы, нарушая их экосистемы.

Ответ: Основная экологическая проблема производства серной кислоты — это выбросы в атмосферу оксидов серы ($SO_2$ и $SO_3$), которые являются причиной образования кислотных дождей, наносящих ущерб экосистемам, зданиям и здоровью человека. Другие проблемы включают образование твёрдых отходов (пиритного огарка) и тепловое загрязнение водоёмов.