Страница 83 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Сокращённое ионное уравнение $2\text{H}^+ + \text{SO}_3^{2-} = \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \uparrow$ соответствует взаимодействию

1) воды и оксида серы(VI)

2) соляной кислоты и сульфита калия

3) серной кислоты и сульфида натрия

4) азотной кислоты и сульфата магния

Решение

Заданное сокращенное ионное уравнение $2H^+ + SO_3^{2-} = H_2O + SO_2 \uparrow$ показывает, что в реакции участвуют ионы водорода $H^+$ (характерные для сильных кислот) и сульфит-ионы $SO_3^{2-}$ (образуются при диссоциации растворимых солей сернистой кислоты - сульфитов). Продуктами реакции являются вода $H_2O$ и газообразный оксид серы(IV) $SO_2$. Это происходит из-за того, что образующаяся в ходе обмена сернистая кислота $H_2SO_3$ является слабой и неустойчивой и тут же разлагается.

Рассмотрим предложенные варианты взаимодействия:

1) воды и оксида серы(VI)
Взаимодействие оксида серы(VI) ($SO_3$) с водой ($H_2O$) приводит к образованию серной кислоты ($H_2SO_4$):
$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
Это реакция соединения, а не ионного обмена, и её ионное уравнение не соответствует заданному.

2) соляной кислоты и сульфита калия
Соляная кислота ($HCl$) является сильной кислотой и в водном растворе диссоциирует на ионы $H^+$ и $Cl^-$. Сульфит калия ($K_2SO_3$) является растворимой солью и диссоциирует на ионы $2K^+$ и $SO_3^{2-}$.
Молекулярное уравнение реакции:
$2HCl + K_2SO_3 \rightarrow 2KCl + H_2O + SO_2 \uparrow$
Полное ионное уравнение:
$2H^+ + 2Cl^- + 2K^+ + SO_3^{2-} \rightarrow 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + SO_2 \uparrow$
После сокращения одинаковых ионов (ионов-наблюдателей $K^+$ и $Cl^-$) с обеих сторон, получаем сокращенное ионное уравнение:
$2H^+ + SO_3^{2-} \rightarrow H_2O + SO_2 \uparrow$
Данное уравнение полностью совпадает с условием задачи.

3) серной кислоты и сульфида натрия
Серная кислота ($H_2SO_4$) – сильная кислота, сульфид натрия ($Na_2S$) – растворимая соль. В реакции участвует сульфид-ион $S^{2-}$, а не сульфит-ион.
Молекулярное уравнение:
$H_2SO_4 + Na_2S \rightarrow Na_2SO_4 + H_2S \uparrow$
Сокращенное ионное уравнение:
$2H^+ + S^{2-} \rightarrow H_2S \uparrow$
Это уравнение не соответствует заданному.

4) азотной кислоты и сульфата магния
Азотная кислота ($HNO_3$) – сильная кислота, сульфат магния ($MgSO_4$) – растворимая соль. В реакции участвовал бы сульфат-ион $SO_4^{2-}$, а не сульфит-ион. Кроме того, все возможные продукты реакции ($Mg(NO_3)_2$, $H_2SO_4$) являются растворимыми и сильными электролитами, поэтому реакция ионного обмена не протекает до конца и не происходит.
$H^+(aq) + NO_3^-(aq) + Mg^{2+}(aq) + SO_4^{2-}(aq) \rightarrow$ нет реакции.

Следовательно, верным вариантом является взаимодействие соляной кислоты и сульфита калия.

Ответ: 2

11. В схеме превращений веществ

$\text{H}_2\text{S} \xrightarrow{\text{X}} \text{SO}_2 \xrightarrow{\text{Y}} \text{Na}_2\text{SO}_3$

буквами X и Y обозначены вещества, формулы которых соответственно

1) $\text{H}_2\text{O}$

2) $\text{NaOH}$

3) $\text{O}_2$

4) $\text{NaCl}$

5) $\text{Na}$

Решение

В предложенной схеме превращений $H_2S \xrightarrow{X} SO_2 \xrightarrow{Y} Na_2SO_3$ необходимо определить вещества X и Y из предложенного списка.

Рассмотрим первое превращение: $H_2S \xrightarrow{X} SO_2$.

В этой реакции происходит изменение степени окисления серы: в сероводороде ($H_2S$) она равна -2, а в диоксиде серы ($SO_2$) — +4. Увеличение степени окисления указывает на то, что $H_2S$ является восстановителем, а вещество X — окислителем. Кроме того, в молекуле продукта ($SO_2$) появляется кислород, отсутствующий в исходном веществе ($H_2S$). Следовательно, вещество X должно быть окислителем и содержать атомы кислорода. Из предложенного списка (1) $H_2O$, 2) $NaOH$, 3) $O_2$, 4) $NaCl$, 5) $Na$) этим условиям удовлетворяет кислород ($O_2$). Реакция горения сероводорода в избытке кислорода приводит к образованию диоксида серы и воды:

$2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

Таким образом, вещество X — это кислород ($O_2$).

Рассмотрим второе превращение: $SO_2 \xrightarrow{Y} Na_2SO_3$.

Диоксид серы ($SO_2$) является кислотным оксидом, а сульфит натрия ($Na_2SO_3$) — солью. Для получения соли из кислотного оксида он должен прореагировать с основанием или основным оксидом. Продукт реакции содержит натрий, значит, вещество Y должно быть соединением натрия с основными свойствами. Из списка реагентов подходит гидроксид натрия ($NaOH$), который является сильным основанием (щелочью). Реакция между диоксидом серы и гидроксидом натрия описывается уравнением:

$SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

Таким образом, вещество Y — это гидроксид натрия ($NaOH$).

Итак, вещество X — это кислород ($O_2$), что соответствует варианту 3, а вещество Y — гидроксид натрия ($NaOH$), что соответствует варианту 2.

Ответ: Вещество X – $O_2$ (кислород), вещество Y – $NaOH$ (гидроксид натрия).

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

СХЕМА РЕАКЦИИ

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ СЕРЫ

A) $H_2S + Cl_2 \to S + HCl$

Б) $S + F_2 \to SF_6$

В) $SO_2 + O_2 \to SO_3$

1) $+4 \to +6$

2) $-2 \to 0$

3) $-2 \to +4$

4) $0 \to +6$

5) $0 \to +4$

Для того чтобы установить соответствие, необходимо определить степень окисления серы в реагентах и продуктах для каждой из предложенных схем реакций. В условии задачи, вероятно, допущена опечатка: вторая и третья схемы реакций обозначены одной и той же буквой "Б". Будем считать, что третья схема реакции обозначена буквой "В".

А) $H_2S + Cl_2 \rightarrow S + HCl$

В левой части уравнения сера входит в состав сероводорода ($H_2S$). Степень окисления водорода в соединениях с неметаллами равна $+1$. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Пусть степень окисления серы равна $x$. Составим уравнение:

$2 \cdot (+1) + x = 0$

$x = -2$

В правой части уравнения сера ($S$) представлена в виде простого вещества, степень окисления которого по определению равна $0$.

Таким образом, в ходе реакции степень окисления серы изменяется с $-2$ на $0$ ($S^{-2} \rightarrow S^0$).

Ответ: 2.

Б) $S + F_2 \rightarrow SF_6$

В левой части уравнения сера ($S$) является простым веществом, поэтому её степень окисления равна $0$.

В правой части уравнения сера входит в состав фторида серы(VI) ($SF_6$). Фтор является самым электроотрицательным элементом, и его степень окисления в соединениях всегда равна $-1$. Пусть степень окисления серы равна $y$. Составим уравнение для электронейтральной молекулы:

$y + 6 \cdot (-1) = 0$

$y = +6$

Таким образом, в ходе реакции степень окисления серы изменяется с $0$ на $+6$ ($S^0 \rightarrow S^{+6}$).

Ответ: 4.

В) $SO_2 + O_2 \rightarrow SO_3$

В левой части уравнения сера входит в состав оксида серы(IV) ($SO_2$). Степень окисления кислорода в оксидах (за исключением пероксидов и соединений с фтором) равна $-2$. Пусть степень окисления серы равна $z$. Составим уравнение для электронейтральной молекулы:

$z + 2 \cdot (-2) = 0$

$z = +4$

В правой части уравнения сера входит в состав оксида серы(VI) ($SO_3$). Степень окисления кислорода также равна $-2$. Пусть степень окисления серы равна $w$. Составим уравнение:

$w + 3 \cdot (-2) = 0$

$w = +6$

Таким образом, в ходе реакции степень окисления серы изменяется с $+4$ на $+6$ ($S^{+4} \rightarrow S^{+6}$).

Ответ: 1.

13. При исследовании состава вещества его бесцветный раствор разделили на две порции. К одной порции добавили раствор сульфата натрия и наблюдали образование белого осадка. В другую порцию добавили раствор нитрата серебра и также наблюдали образование белого осадка. Определите состав неизвестного вещества. Запишите соответствующие эксперименту уравнения реакций.

Для определения состава неизвестного вещества необходимо проанализировать результаты двух качественных реакций. Поскольку исходное вещество представляет собой бесцветный раствор и вступает в реакции ионного обмена с солями, можно сделать вывод, что это растворимая соль.

Определение состава неизвестного вещества

1. Анализ реакции с сульфатом натрия ($Na_2SO_4$). При добавлении к исследуемому раствору раствора сульфата натрия наблюдается образование белого осадка. Это характерная качественная реакция на ионы бария ($Ba^{2+}$), стронция ($Sr^{2+}$), кальция ($Ca^{2+}$) и свинца(II) ($Pb^{2+}$). Сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$) из раствора $Na_2SO_4$ связываются с одним из этих катионов, образуя нерастворимый сульфат белого цвета (например, $BaSO_4$).

2. Анализ реакции с нитратом серебра ($AgNO_3$). При добавлении к другой порции исследуемого раствора раствора нитрата серебра также наблюдается образование белого осадка. Это является качественной реакцией на хлорид-ионы ($Cl^-$). Ионы серебра ($Ag^+$) из раствора $AgNO_3$ реагируют с хлорид-ионами, образуя белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$).

Объединяя результаты двух экспериментов, можно заключить, что неизвестная соль содержит катион, дающий белый осадок с сульфат-ионами, и хлорид-анион. Наиболее подходящим веществом, удовлетворяющим всем условиям (растворимость, бесцветность раствора, реакции с обоими реагентами), является хлорид бария ($BaCl_2$).

Ответ: Неизвестное вещество — хлорид бария, формула $BaCl_2$.

Запись соответствующих эксперименту уравнений реакций

Зная, что исходным веществом является хлорид бария, можно записать молекулярные и ионные уравнения для каждого эксперимента.

1. Взаимодействие хлорида бария с сульфатом натрия с образованием белого осадка сульфата бария:
Молекулярное уравнение:
$BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$
Полное ионное уравнение:
$Ba^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$
Сокращенное ионное уравнение:
$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

2. Взаимодействие хлорида бария с нитратом серебра с образованием белого осадка хлорида серебра:
Молекулярное уравнение:
$BaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ba(NO_3)_2$
Полное ионное уравнение:
$Ba^{2+} + 2Cl^- + 2Ag^+ + 2NO_3^- \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ba^{2+} + 2NO_3^-$
Сокращенное ионное уравнение:
$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$

Ответ: Уравнения реакций:
$BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$
$BaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ba(NO_3)_2$

14. На заводе по производству серной кислоты произошёл аварийный выброс в атмосферу сернистого газа. Составьте возможную цепочку последствий этого аварийного выброса, расположив перечисленные ниже явления в логической последовательности:

1) кислотный дождь;

2) риск ухудшения качества сельхозпродукции;

3) риск онкологических заболеваний;

4) растворение солей тяжёлых металлов в почве.

Решение

Аварийный выброс сернистого газа ($SO_2$) в атмосферу запускает цепь экологических последствий. Для того чтобы расположить перечисленные явления в логической последовательности, необходимо проанализировать их причинно-следственные связи.

Исходное событие — выброс сернистого газа. В атмосфере он взаимодействует с кислородом и водяным паром, образуя кислоты. Этот процесс описывается следующими химическими реакциями:

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$ (сернистая кислота)

$2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$ (серный ангидрид)

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$ (серная кислота)

Образовавшиеся кислоты растворяются в каплях атмосферной влаги, что приводит к выпадению осадков с повышенной кислотностью. Таким образом, первым следствием выброса является (1) кислотный дождь.

Кислотный дождь, попадая в почву, повышает её кислотность. В кислой среде многие нерастворимые соединения тяжёлых металлов (таких как свинец, кадмий, ртуть) переходят в растворимую, подвижную форму, доступную для поглощения живыми организмами. Следовательно, следующим шагом в цепочке будет (4) растворение солей тяжёлых металлов в почве.

Растения поглощают воду и питательные вещества из почвы. Вместе с ними они начинают всасывать и растворенные ионы тяжёлых металлов, которые накапливаются в их тканях. Если эти растения являются сельскохозяйственными культурами, это приводит к (2) риску ухудшения качества сельхозпродукции, так как она становится токсичной.

Заключительным этапом в этой цепи является воздействие на человека. Употребление в пищу загрязненной тяжёлыми металлами продукции ведет к их накоплению в организме человека. Поскольку многие тяжёлые металлы являются канцерогенами, это создаёт (3) риск онкологических заболеваний.

Таким образом, логическая последовательность событий выглядит следующим образом: выброс $SO_2$ → кислотный дождь → растворение солей тяжёлых металлов в почве → ухудшение качества сельхозпродукции → риск онкологических заболеваний.

Ответ: 1 → 4 → 2 → 3.