Страница 293 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Взаимодействие алюминия с оксидом хрома (III) — это реакция

1) замещения

2) присоединения

3) разложения

4) обмена

Решение

Чтобы определить тип химической реакции, необходимо составить ее уравнение и проанализировать состав реагентов и продуктов.

Реагентами являются алюминий ($Al$) — простое вещество (металл), и оксид хрома (III) ($Cr_2O_3$) — сложное вещество (оксид).

Алюминий является более активным металлом, чем хром (согласно ряду активности металлов), поэтому он вытесняет хром из его оксида. Этот процесс называется алюминотермией. В результате реакции образуются оксид алюминия ($Al_2O_3$) и чистый хром ($Cr$).

Уравнение реакции: $2Al + Cr_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + 2Cr$

Теперь рассмотрим предложенные типы реакций:

1) замещения — это реакция, в которую вступают простое и сложное вещества, при этом атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. В нашем случае простое вещество $Al$ замещает атомы $Cr$ в сложном веществе $Cr_2O_3$. Данное определение полностью соответствует протекающей реакции.

2) присоединения — это реакция, в результате которой из двух или более веществ образуется одно, более сложное вещество. В нашем случае образуется два продукта, а не один.

3) разложения — это реакция, в ходе которой из одного сложного вещества образуется два или более новых веществ. В нашем случае в реакцию вступают два вещества.

4) обмена — это реакция, в которую вступают два сложных вещества и обмениваются своими составными частями. В нашем случае один из реагентов ($Al$) — простое вещество.

Таким образом, взаимодействие алюминия с оксидом хрома (III) является реакцией замещения.

Ответ: 1) замещения

2. При сливании растворов иодида калия и нитрата свинца (II) протекает реакция

1) замещения

2) присоединения

3) разложения

4) обмена

Решение

Чтобы определить тип реакции, протекающей при сливании растворов иодида калия и нитрата свинца(II), необходимо записать уравнение этой химической реакции.

Исходные вещества:

• Иодид калия — соль, формула $KI$.
• Нитрат свинца(II) — соль, формула $Pb(NO_3)_2$.

Когда два растворимых сложных вещества (в данном случае две соли) взаимодействуют, они могут обмениваться своими составными частями (ионами). Такой тип реакции называется реакцией ионного обмена. Реакция протекает до конца, если в результате образуется осадок, газ или слабодиссоциирующее вещество (например, вода).

В данном случае катион свинца ($Pb^{2+}$) соединяется с анионом иода ($I^-$), а катион калия ($K^+$) — с нитрат-анионом ($NO_3^-$).

Уравнение реакции выглядит следующим образом: $Pb(NO_3)_2 + 2KI \rightarrow PbI_2\downarrow + 2KNO_3$

В результате реакции образуется иодид свинца(II) ($PbI_2$), который является нерастворимым веществом и выпадает в виде ярко-желтого осадка, и нитрат калия ($KNO_3$), который остается в растворе.

Рассмотрим предложенные типы реакций:

1. Замещения: реакция между простым и сложным веществом с образованием нового простого и нового сложного вещества. Пример: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$. Это не наш случай.
2. Присоединения: реакция, при которой из двух или более веществ образуется одно новое, более сложное вещество. Пример: $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$. Это не наш случай.
3. Разложения: реакция, при которой из одного сложного вещества образуется несколько новых (простых или сложных). Пример: $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$. Это не наш случай.
4. Обмена: реакция, при которой два сложных вещества обмениваются своими составными частями. Пример: $AgNO_3 + KCl \rightarrow AgCl\downarrow + KNO_3$. Это в точности описывает взаимодействие между иодидом калия и нитратом свинца(II).

Таким образом, протекающая реакция является реакцией обмена.

Ответ: 4

3. Хлор вступает в реакцию замещения с

1) хлоридом железа (II)

2) бромидом калия

3) оксидом углерода (II)

4) гидроксидом натрия

Реакция замещения — это реакция, в результате которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Проанализируем каждый из предложенных вариантов взаимодействия хлора.

1) с хлоридом железа (II)
Хлор ($Cl_2$) реагирует с хлоридом железа(II) ($FeCl_2$), но эта реакция является окислительно-восстановительной реакцией присоединения, где хлор окисляет железо со степени окисления +2 до +3, присоединяясь к исходному веществу.
Уравнение реакции: $2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$.
Это реакция присоединения.

2) с бромидом калия
Хлор является более активным галогеном, чем бром. Согласно ряду активности галогенов, более активный галоген вытесняет менее активный из его солей. В данном случае хлор (простое вещество) замещает бром в бромиде калия (сложное вещество).
Уравнение реакции: $Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$.
Это реакция замещения.

3) с оксидом углерода (II)
Реакция хлора с оксидом углерода(II) ($CO$) является реакцией присоединения, в результате которой образуется одно сложное вещество — фосген ($COCl_2$).
Уравнение реакции: $CO + Cl_2 \rightarrow COCl_2$.
Это реакция присоединения.

4) с гидроксидом натрия
Хлор реагирует с раствором гидроксида натрия ($NaOH$), но эта реакция является реакцией диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), а по типу её можно классифицировать как реакцию обмена между кислотным оксидообразователем и основанием. Образуются две соли и вода.
Уравнение реакции (на холоду): $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$.
Это не реакция замещения.

Из всех вариантов только реакция с бромидом калия является реакцией замещения.

Ответ: 2

4. Не является окислительно-восстановительной реакция, схема которой

1) $(CuOH)_2CO_3 \rightarrow CuO + H_2O + CO_2\uparrow$

2) $KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + O_2\uparrow + MnO_2$

3) $KClO_3 \rightarrow KCl + O_2\uparrow$

4) $NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + H_2O$

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называются реакции, в ходе которых изменяются степени окисления одного или нескольких химических элементов. Чтобы определить, какая из представленных схем не является ОВР, необходимо проанализировать степени окисления всех элементов до и после реакции в каждом случае.

1) $(CuOH)_2CO_3 \rightarrow CuO + H_2O + CO_2\uparrow$

Определим степени окисления элементов в реагенте и продуктах:

• В основном карбонате меди $(\overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2\overset{+4}{C}\overset{-2}{O}_3$:
  • Степень окисления кислорода (O) равна -2, водорода (H) равна +1, углерода (C) равна +4.
  • Степень окисления меди (Cu) равна +2.
• В продуктах реакции:
  • В оксиде меди (II) $\overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O}$ степени окисления: $Cu^{+2}, O^{-2}$.
  • В воде $\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}$ степени окисления: $H^{+1}, O^{-2}$.
  • В диоксиде углерода $\overset{+4}{C}\overset{-2}{O}_2$ степени окисления: $C^{+4}, O^{-2}$.

Сравнивая степени окисления до и после реакции, видим, что ни один элемент не изменил свою степень окисления.
Ответ: Данная реакция не является окислительно-восстановительной.

2) $KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + O_2\uparrow + MnO_2$

Определим степени окисления:

• В перманганате калия $\overset{+1}{K}\overset{+7}{Mn}\overset{-2}{O}_4$: $K^{+1}, Mn^{+7}, O^{-2}$.
• В продуктах:
  • В манганате калия $\overset{+1}{K}_2\overset{+6}{Mn}\overset{-2}{O}_4$: $K^{+1}, Mn^{+6}, O^{-2}$.
  • В кислороде $\overset{0}{O}_2$: $O^{0}$.
  • В оксиде марганца (IV) $\overset{+4}{Mn}\overset{-2}{O}_2$: $Mn^{+4}, O^{-2}$.

В ходе реакции марганец изменяет степень окисления с $+7$ до $+6$ и $+4$ (является окислителем, восстанавливается), а кислород изменяет степень окисления с $-2$ до $0$ (является восстановителем, окисляется).
Ответ: Данная реакция является окислительно-восстановительной.

3) $KClO_3 \rightarrow KCl + O_2\uparrow$

Определим степени окисления:

• В хлорате калия $\overset{+1}{K}\overset{+5}{Cl}\overset{-2}{O}_3$: $K^{+1}, Cl^{+5}, O^{-2}$.
• В продуктах:
  • В хлориде калия $\overset{+1}{K}\overset{-1}{Cl}$: $K^{+1}, Cl^{-1}$.
  • В кислороде $\overset{0}{O}_2$: $O^{0}$.

В ходе реакции хлор изменяет степень окисления с $+5$ до $-1$ (является окислителем, восстанавливается), а кислород изменяет степень окисления с $-2$ до $0$ (является восстановителем, окисляется).
Ответ: Данная реакция является окислительно-восстановительной.

4) $NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + H_2O$

Определим степени окисления:

• В нитрате аммония $\overset{-3}{N}\overset{+1}{H}_4\overset{+5}{N}\overset{-2}{O}_3$ два атома азота находятся в разных степенях окисления. В ионе аммония $(NH_4)^+$ азот имеет степень окисления $-3$, а в нитрат-ионе $(NO_3)^-$ азот имеет степень окисления $+5$.
• В продуктах:
  • В оксиде азота (I) $\overset{+1}{N}_2\overset{-2}{O}$: $N^{+1}, O^{-2}$.
  • В воде $\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}$: $H^{+1}, O^{-2}$.

В ходе реакции азот из иона аммония изменяет степень окисления с $-3$ до $+1$ (является восстановителем, окисляется), а азот из нитрат-иона изменяет степень окисления с $+5$ до $+1$ (является окислителем, восстанавливается).
Ответ: Данная реакция является окислительно-восстановительной.

Таким образом, единственная реакция, в которой не происходит изменения степеней окисления элементов, — это реакция разложения основного карбоната меди.

Ответ: 1

5. Окислительно-восстановительная реакция лежит в основе получения

1) сульфата аммония из аммиака и серной кислоты

2) кислорода разложением пероксида водорода

3) оксида бария разложением карбоната бария

4) гидроксида кальция из оксида кальция

Решение

Окислительно-восстановительной (ОВР) называется реакция, в результате которой изменяются степени окисления одного или нескольких химических элементов. Для того чтобы определить, какая из представленных реакций является ОВР, необходимо проанализировать каждую из них, записав уравнение и определив степени окисления элементов до и после реакции.

1) сульфата аммония из аммиака и серной кислоты

Уравнение реакции: $2N^{-3}H_3^{+1} + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} \rightarrow (N^{-3}H_4^{+1})_2S^{+6}O_4^{-2}$.

В ходе этой реакции степени окисления всех атомов остаются неизменными: азот $N^{-3}$, водород $H^{+1}$, сера $S^{+6}$, кислород $O^{-2}$. Следовательно, это не ОВР. Это реакция соединения (кислотно-основного взаимодействия).

2) кислорода разложением пероксида водорода

Уравнение реакции: $2H_2^{+1}O_2^{-1} \rightarrow 2H_2^{+1}O^{-2} + O_2^{0}$.

В этой реакции степень окисления кислорода изменяется. В пероксиде водорода ($H_2O_2$) она равна $-1$. В продуктах реакции кислород имеет степень окисления $-2$ (в воде, $H_2O$) и $0$ (в простом веществе кислороде, $O_2$). Поскольку степень окисления изменяется, данная реакция является окислительно-восстановительной. Атом кислорода одновременно является и окислителем (понижает степень окисления до -2), и восстановителем (повышает степень окисления до 0). Такие реакции называются реакциями диспропорционирования.

3) оксида бария разложением карбоната бария

Уравнение реакции: $Ba^{+2}C^{+4}O_3^{-2} \rightarrow Ba^{+2}O^{-2} + C^{+4}O_2^{-2}$.

Степени окисления всех элементов остаются постоянными: барий $Ba^{+2}$, углерод $C^{+4}$, кислород $O^{-2}$. Эта реакция разложения не является окислительно-восстановительной.

4) гидроксида кальция из оксида кальция

Уравнение реакции: $\stackrel{+2}{Ca}\stackrel{-2}{O} + \stackrel{+1}{H}_2\stackrel{-2}{O} \rightarrow \stackrel{+2}{Ca}(\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H})_2$.

Здесь также не происходит изменения степеней окисления: кальций $Ca^{+2}$, кислород $O^{-2}$, водород $H^{+1}$. Это реакция соединения, которая не является ОВР.

Таким образом, единственная реакция, в которой происходит изменение степеней окисления, — это получение кислорода разложением пероксида водорода.

Ответ: 2

6. Эндотермическим процессом является

1) нейтрализация серной кислоты гидроксидом натрия

2) горение серы

3) разложение гидроксида кальция

4) взаимодействие алюминия с бромом

Решение

Эндотермическим называется процесс, который протекает с поглощением теплоты из окружающей среды. Чтобы определить, какой из предложенных процессов является эндотермическим, проанализируем каждый из них.

1) нейтрализация серной кислоты гидроксидом натрия

Это реакция между кислотой и основанием, которая называется реакцией нейтрализации. Уравнение реакции: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$. Реакции нейтрализации практически всегда являются экзотермическими, то есть протекают с выделением тепла.

2) горение серы

Горение — это процесс окисления, который всегда сопровождается выделением большого количества теплоты и света. Уравнение реакции горения серы: $S + O_2 \rightarrow SO_2$. Этот процесс является экзотермическим.

3) разложение гидроксида кальция

Это реакция разложения, при которой из одного сложного вещества образуется несколько более простых. Для разрыва химических связей в гидроксиде кальция необходимо подводить энергию извне, то есть нагревать его. Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaO + H_2O$. Процессы, требующие нагревания для их протекания, являются эндотермическими, так как они поглощают тепло.

4) взаимодействие алюминия с бромом

Это реакция соединения активного металла с галогеном. Уравнение реакции: $2Al + 3Br_2 \rightarrow 2AlBr_3$. Такие реакции протекают очень бурно и с выделением большого количества тепла, то есть являются экзотермическими.

Из всех перечисленных процессов только разложение гидроксида кальция протекает с поглощением тепла.

Ответ: 3