Страница 87 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Какая формула соответствует нестойкой кислоте?

1) $H_2S$

2) $H_2SO_4$

3) $HCl$

4) $H_2SO_3$

Решение

Нестойкими кислотами называют химические соединения, которые легко разлагаются при обычных условиях или существуют только в водных растворах, находясь в равновесии с продуктами своего разложения. Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) $H_2S$ – сероводородная кислота. Является слабой кислотой, но при этом достаточно устойчивым соединением.

2) $H_2SO_4$ – серная кислота. Это сильная и очень стабильная кислота, одно из самых устойчивых неорганических соединений.

3) $HCl$ – соляная (хлороводородная) кислота. Это сильная и устойчивая кислота.

4) $H_2SO_3$ – сернистая кислота. Это нестойкая кислота. Она существует только в водном растворе, который получают при растворении оксида серы(IV) $SO_2$ в воде. При попытке выделить её в чистом виде или даже при небольшом нагревании раствора она разлагается на оксид серы(IV) и воду. Реакция разложения обратима:

$H_2SO_3 \rightleftharpoons SO_2 \uparrow + H_2O$

Следовательно, из представленных вариантов именно сернистая кислота является нестойкой.

Ответ: 4) $H_2SO_3$.

8. Концентрированная серная кислота на холоду не взаимодействует с веществом, формула которого

1) $Cu$

2) $CuO$

3) $BaCl_2$

4) $Fe$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать свойства концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) как сильного окислителя и её взаимодействие с различными классами веществ, в частности, на холоду.

1) Cu (медь)

Медь — малоактивный металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода. Она не реагирует с разбавленной серной кислотой, но вступает в реакцию с концентрированной серной кислотой, которая выступает в роли окислителя. Однако эта реакция требует нагревания. На холоду взаимодействие протекает крайне медленно, но принципиально возможно. В контексте школьной химии чаще всего именно пассивация рассматривается как "отсутствие реакции на холоду".

2) CuO (оксид меди(II))

Оксид меди(II) является основным оксидом. Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Эта реакция обмена не требует особых условий (нагревания) и протекает с концентрированной кислотой: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$ Следовательно, взаимодействие происходит.

3) BaCl₂ (хлорид бария)

При смешивании раствора хлорида бария и серной кислоты (любой концентрации) происходит реакция ионного обмена, в результате которой выпадает нерастворимый в кислотах белый осадок сульфата бария ($BaSO_4$): $BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$ Эта реакция протекает при обычных условиях. Следовательно, взаимодействие происходит.

4) Fe (железо)

Железо, наряду с алюминием ($Al$) и хромом ($Cr$), является металлом, который пассивируется холодной концентрированной серной кислотой. Пассивация — это образование на поверхности металла тонкой, плотной и химически инертной оксидной пленки, которая препятствует дальнейшему контакту металла с кислотой и, соответственно, прекращает реакцию. Именно благодаря этому явлению концентрированную серную кислоту можно хранить и перевозить в стальных цистернах. При нагревании пассивирующая пленка разрушается, и реакция начинает протекать. Таким образом, на холоду железо не взаимодействует с концентрированной $H_2SO_4$.

Ответ: 4

9. Разбавленная серная кислота не взаимодействует с веществом, формула которого

1) $Mg$ 2) $Cu(OH)_2$ 3) $Ba(NO_3)_2$ 4) $Hg$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать химические свойства разбавленной серной кислоты ($H_2SO_4$) и её способность вступать в реакции с предложенными веществами. Разбавленная серная кислота является сильной кислотой и проявляет свои типичные свойства.

1) Mg

Магний (Mg) — это активный металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений металлов значительно левее водорода. Такие металлы способны вытеснять водород из растворов кислот (кроме азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной).
Реакция протекает по следующему уравнению:
$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2 \uparrow$
Следовательно, магний взаимодействует с разбавленной серной кислотой.

2) Cu(OH)₂

Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — это нерастворимое основание. Основания (как растворимые, так и нерастворимые) реагируют с кислотами в реакции нейтрализации, в результате которой образуется соль и вода.
Реакция протекает по следующему уравнению:
$Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$
Следовательно, гидроксид меди(II) взаимодействует с разбавленной серной кислотой.

3) Ba(NO₃)₂

Нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$) — это растворимая соль. Реакции ионного обмена между солями и кислотами протекают, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит. При взаимодействии нитрата бария с серной кислотой образуется сульфат бария ($BaSO_4$) — нерастворимое в воде и кислотах вещество (белый осадок).
Реакция протекает по следующему уравнению:
$Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$
Следовательно, нитрат бария взаимодействует с разбавленной серной кислотой.

4) Hg

Ртуть (Hg) — это металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений металлов правее (после) водорода. Металлы, стоящие после водорода, не способны вытеснять его из растворов кислот-неокислителей, к которым относится разбавленная серная кислота. В разбавленной серной кислоте окислителем является ион водорода $H^+$, а не сульфат-ион.
$Hg + H_2SO_4 \text{(разб.)} \nrightarrow \text{реакция не идёт}$
Следовательно, ртуть не взаимодействует с разбавленной серной кислотой.

Ответ: 4

10. Сокращённое ионное уравнение $Pb^{2+} + S^{2-} = PbS\downarrow$ соответствует взаимодействию

1) оксида свинца и сульфида натрия

2) хлорида свинца(II) и сульфита калия

3) свинца и серы

4) нитрата свинца(II) и сульфида натрия

Решение

Сокращённое ионное уравнение $Pb^{2+} + S^{2-} = PbS \downarrow$ описывает реакцию ионного обмена, в которой ионы свинца $Pb^{2+}$ и сульфид-ионы $S^{2-}$ взаимодействуют в водном растворе, образуя нерастворимый осадок — сульфид свинца(II) $PbS$. Для того чтобы реакция соответствовала этому уравнению, необходимо, чтобы исходные вещества были растворимы в воде и диссоциировали с образованием указанных ионов.

Рассмотрим каждый предложенный вариант:

1) оксида свинца и сульфида натрия
Оксид свинца(II) ($PbO$) является нерастворимым в воде веществом. Он не диссоциирует на ионы $Pb^{2+}$ в водном растворе, поэтому не может быть их источником для реакции ионного обмена. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) хлорида свинца(II) и сульфита калия
Сульфит калия ($K_2SO_3$) — растворимая соль, но при диссоциации она образует сульфит-ионы ($SO_3^{2-}$), а не сульфид-ионы ($S^{2-}$), которые требуются по условию. Таким образом, этот вариант не является верным.

3) свинца и серы
Свинец ($Pb$) и сера ($S$) — это простые вещества. Их взаимодействие является реакцией соединения ($Pb + S \rightarrow PbS$), которая происходит при нагревании, а не реакцией ионного обмена в растворе. Ионные уравнения для таких процессов не составляются. Этот вариант не подходит.

4) нитрата свинца(II) и сульфида натрия
Нитрат свинца(II) ($Pb(NO_3)_2$) — хорошо растворимая в воде соль, которая в растворе диссоциирует на ионы $Pb^{2+}$ и $NO_3^{-}$.
Сульфид натрия ($Na_2S$) — также хорошо растворимая соль, которая диссоциирует на ионы $Na^{+}$ и $S^{2-}$.
При смешивании растворов этих веществ происходит реакция ионного обмена:
Молекулярное уравнение: $Pb(NO_3)_2 + Na_2S \rightarrow PbS \downarrow + 2NaNO_3$
Полное ионное уравнение: $Pb^{2+} + 2NO_3^{-} + 2Na^{+} + S^{2-} \rightarrow PbS \downarrow + 2Na^{+} + 2NO_3^{-}$.
После сокращения ионов-наблюдателей ($Na^{+}$ и $NO_3^{-}$) в левой и правой частях, получаем сокращённое ионное уравнение: $Pb^{2+} + S^{2-} \rightarrow PbS \downarrow$.
Это уравнение полностью совпадает с тем, что дано в условии. Следовательно, этот вариант является правильным.

Ответ: 4.

11. В схеме превращений веществ

$SO_2 \xrightarrow{X} K_2SO_3 \xrightarrow{Y} BaSO_3$

буквами X и Y обозначены вещества, формулы которых соответственно

1) $KOH$

2) $BaO$

3) $K$

4) $Ba(OH)_2$

5) $KCl$

Решение

В данной задаче необходимо определить вещества X и Y, которые участвуют в цепи химических превращений: $SO_2 \xrightarrow{X} K_2SO_3 \xrightarrow{Y} BaSO_3$. Проанализируем каждый этап.

1. Этап $SO_2 \xrightarrow{X} K_2SO_3$
На первом этапе из оксида серы(IV) ($SO_2$), который является кислотным оксидом, получают соль сульфит калия ($K_2SO_3$). Для этого необходимо, чтобы $SO_2$ прореагировал с веществом, содержащим калий и проявляющим основные свойства. Из предложенного списка вариантов подходит гидроксид калия ($KOH$), который является сильным основанием (щелочью). Реакция нейтрализации протекает следующим образом:
$SO_2 + 2KOH \rightarrow K_2SO_3 + H_2O$
Другие варианты, содержащие калий, не подходят: металлический калий ($K$) вступил бы в сложную окислительно-восстановительную реакцию, а хлорид калия ($KCl$) не реагирует с оксидом серы(IV) в обычных условиях. Таким образом, вещество X — это $KOH$.

2. Этап $K_2SO_3 \xrightarrow{Y} BaSO_3$
На втором этапе из раствора сульфита калия ($K_2SO_3$) получают нерастворимый в воде сульфит бария ($BaSO_3$). Это реакция ионного обмена, для которой необходимо добавить растворимое соединение бария. В списке предложены $BaO$ (оксид бария) и $Ba(OH)_2$ (гидроксид бария). Гидроксид бария $Ba(OH)_2$ является растворимым основанием и непосредственно реагирует с $K_2SO_3$ с образованием осадка:
$K_2SO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_3\downarrow + 2KOH$
Оксид бария ($BaO$) также привел бы к образованию осадка, но он сначала должен прореагировать с водой, чтобы образовать $Ba(OH)_2$. Поэтому гидроксид бария является более прямым и корректным реагентом для этой реакции в водном растворе. Таким образом, вещество Y — это $Ba(OH)_2$.

Следовательно, для осуществления данной цепи превращений веществом X является гидроксид калия ($KOH$), а веществом Y — гидроксид бария ($Ba(OH)_2$).

Ответ: X: $KOH$; Y: $Ba(OH)_2$.

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

СХЕМА РЕАКЦИИ

A) $H_2S + O_2 \rightarrow H_2O + SO_2$

Б) $S + Fe \rightarrow FeS$

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

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ СЕРЫ

1) $0 \rightarrow +6$

2) $-2 \rightarrow +4$

3) $+6 \rightarrow +4$

4) $+4 \rightarrow 0$

5) $0 \rightarrow -2$

А) Рассмотрим схему реакции: $H_2S + O_2 \rightarrow H_2O + SO_2$.
В левой части уравнения сера входит в состав сероводорода $H_2S$. Степень окисления водорода равна +1, так как молекула электронейтральна, суммарная степень окисления всех атомов равна 0. Обозначим степень окисления серы как $x$. Тогда: $2 \cdot (+1) + x = 0$, откуда $x = -2$.
В правой части уравнения сера входит в состав диоксида серы $SO_2$. Степень окисления кислорода равна -2. Обозначим степень окисления серы как $y$. Тогда: $y + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $y = +4$.
Таким образом, степень окисления серы изменяется с -2 до +4, что соответствует варианту 2).

Ответ: 2

Б) Рассмотрим схему реакции: $S + Fe \rightarrow FeS$.
В левой части уравнения сера ($S$) находится в виде простого вещества. Степень окисления любого простого вещества по определению равна 0.
В правой части уравнения сера входит в состав сульфида железа(II) $FeS$. Сера является более электроотрицательным элементом, чем железо, поэтому она принимает отрицательную степень окисления, равную -2. Железо, соответственно, имеет степень окисления +2.
Таким образом, степень окисления серы изменяется с 0 до -2, что соответствует варианту 5).

Ответ: 5

В) Рассмотрим схему реакции: $Cu + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + H_2O$.
В левой части уравнения сера входит в состав серной кислоты $H_2SO_4$. Степень окисления водорода +1, кислорода -2. Обозначим степень окисления серы как $z$. Тогда: $2 \cdot (+1) + z + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $z - 6 = 0$, и $z = +6$.
В данной окислительно-восстановительной реакции серная кислота выступает в роли окислителя. В результате реакции образуются два серосодержащих продукта: сульфат меди(II) $CuSO_4$ и диоксид серы $SO_2$. В сульфате меди степень окисления серы не изменяется и остается +6. Однако, часть серной кислоты восстанавливается до диоксида серы $SO_2$, где степень окисления серы, как мы выяснили ранее, равна +4.
Таким образом, в ходе этой реакции происходит изменение степени окисления серы с +6 до +4, что соответствует варианту 3).

Ответ: 3