Страница 294 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

7. К реакциям обмена относится взаимодействие между

1) оксидом меди (II) и соляной кислотой

2) оксидом натрия и водой

3) оксидом углерода (IV) и магнием

4) оксидом серы (VI) и оксидом цинка

Решение

Реакция обмена — это химическая реакция, в которую вступают два сложных вещества, обмениваясь своими составными частями. Общая схема реакции обмена выглядит так: $AB + CD \rightarrow AD + CB$.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) оксидом меди (II) и соляной кислотой

Оксид меди (II) ($CuO$) — это основный оксид, а соляная кислота ($HCl$) — это кислота. Их взаимодействие является реакцией, в результате которой образуются соль и вода.

Уравнение реакции: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$.

В этой реакции сложное вещество $CuO$ (условно $A=Cu^{2+}, B=O^{2-}$) и сложное вещество $HCl$ (условно $C=H^{+}, D=Cl^{-}$) обмениваются своими ионами, образуя два новых сложных вещества: $CuCl_2$ (соль) и $H_2O$ (вода). Следовательно, это реакция обмена.

2) оксидом натрия и водой

Оксид натрия ($Na_2O$) — это основный оксид. При его взаимодействии с водой ($H_2O$) образуется только одно новое вещество — гидроксид натрия ($NaOH$).

Уравнение реакции: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$.

Это реакция соединения, так как из двух веществ образуется одно. Она не является реакцией обмена.

3) оксидом углерода (IV) и магнием

Оксид углерода (IV) ($CO_2$) — это сложное вещество, а магний ($Mg$) — простое. В ходе их взаимодействия магний замещает углерод в оксиде.

Уравнение реакции: $CO_2 + 2Mg \rightarrow C + 2MgO$.

Это реакция замещения, так как простое вещество ($Mg$) реагирует со сложным ($CO_2$), замещая один из его элементов ($C$). Реакции обмена происходят только между сложными веществами.

4) оксидом серы (VI) и оксидом цинка

Оксид серы (VI) ($SO_3$) — это кислотный оксид, а оксид цинка ($ZnO$) — амфотерный оксид, проявляющий в данном случае основные свойства. При их взаимодействии образуется одно новое вещество — сульфат цинка ($ZnSO_4$).

Уравнение реакции: $SO_3 + ZnO \rightarrow ZnSO_4$.

Это реакция соединения, так как из двух веществ образуется одно. Она не является реакцией обмена.

Следовательно, к реакциям обмена относится только взаимодействие, указанное в первом пункте.

Ответ: 1

8. Окислительно-восстановительной является реакция, схема которой

1) $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

2) $FeO + HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO + H_2O$

3) $NaHSO_4 + NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

4) $NH_4HCO_3 \rightarrow NH_3 + CO_2 + H_2O$

Решение

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Чтобы определить, какая из реакций является ОВР, необходимо проанализировать степени окисления всех элементов до и после реакции в каждой из предложенных схем.

1) $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Расставим степени окисления для каждого элемента. В левой части уравнения: медь в оксиде меди(II) имеет степень окисления $+2$ ($Cu^{+2}O^{-2}$), а в серной кислоте водород $+1$, кислород $-2$, сера $+6$ ($H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2}$). В правой части уравнения: в сульфате меди(II) медь имеет степень окисления $+2$, сера $+6$, кислород $-2$ ($Cu^{+2}S^{+6}O_4^{-2}$), а в воде водород $+1$ и кислород $-2$ ($H_2^{+1}O^{-2}$). Поскольку ни один элемент не изменил свою степень окисления, эта реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция обмена.

2) $FeO + HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO + H_2O$

Расставим степени окисления. В левой части: железо в оксиде железа(II) имеет степень окисления $+2$ ($Fe^{+2}O^{-2}$), а азот в азотной кислоте $+5$ ($H^{+1}N^{+5}O_3^{-2}$). В правой части: железо в нитрате железа(III) имеет степень окисления $+3$ ($Fe^{+3}(N^{+5}O_3^{-2})_3$), а азот в оксиде азота(II) имеет степень окисления $+2$ ($N^{+2}O^{-2}$). Мы видим, что железо изменило степень окисления с $+2$ на $+3$ (окислилось), а азот изменил степень окисления с $+5$ на $+2$ (восстановился). Процессы окисления-восстановления можно записать так: $Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ (окисление), $N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$ (восстановление). Так как произошло изменение степеней окисления, данная реакция является окислительно-восстановительной.

3) $NaHSO_4 + NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

Расставим степени окисления. В левой части: в гидросульфате натрия натрий $+1$, водород $+1$, сера $+6$, кислород $-2$ ($Na^{+1}H^{+1}S^{+6}O_4^{-2}$), в гидроксиде натрия натрий $+1$, кислород $-2$, водород $+1$ ($Na^{+1}O^{-2}H^{+1}$). В правой части: в сульфате натрия натрий $+1$, сера $+6$, кислород $-2$ ($Na_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2}$), в воде водород $+1$, кислород $-2$ ($H_2^{+1}O^{-2}$). Степени окисления всех элементов остались без изменений. Это реакция нейтрализации, которая не является ОВР.

4) $NH_4HCO_3 \rightarrow NH_3 + CO_2 + H_2O$

Расставим степени окисления. В гидрокарбонате аммония ($NH_4HCO_3$) азот имеет степень окисления $-3$ (в ионе $NH_4^+$), водород $+1$, углерод $+4$ (в ионе $HCO_3^-$), кислород $-2$. В продуктах реакции: в аммиаке ($NH_3$) азот $-3$, водород $+1$; в диоксиде углерода ($CO_2$) углерод $+4$, кислород $-2$; в воде ($H_2O$) водород $+1$, кислород $-2$. Степени окисления всех элементов не изменились. Это реакция термического разложения, не являющаяся ОВР.

Таким образом, единственной окислительно-восстановительной реакцией из предложенных является реакция под номером 2.

Ответ: 2

9. Скорость реакции разложения пероксида водорода увеличится при

1) разбавлении раствора

2) увеличении давления

3) внесении катализатора

4) охлаждении раствора

Решение

Скорость химической реакции — это изменение концентрации одного из реагентов или продуктов реакции в единицу времени. На скорость реакции влияют несколько основных факторов: природа реагирующих веществ, их концентрация, температура, давление (для газов) и наличие катализатора.

Рассмотрим реакцию разложения пероксида водорода:

$2H_2O_2(aq) \rightarrow 2H_2O(l) + O_2(g)$

Проанализируем, как каждый из предложенных факторов повлияет на скорость этой реакции.

1) разбавлении раствора

Разбавление раствора приводит к уменьшению концентрации реагента — пероксида водорода. Согласно закону действующих масс, скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Следовательно, уменьшение концентрации $H_2O_2$ приведет к уменьшению скорости реакции.

2) увеличении давления

Давление является существенным фактором для реакций, в которых реагенты находятся в газовой фазе. В данном случае реагент ($H_2O_2$) находится в водном растворе (жидкая фаза). Жидкости практически несжимаемы, поэтому увеличение внешнего давления не окажет значительного влияния на концентрацию пероксида водорода и, соответственно, на скорость его разложения.

3) внесении катализатора

Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, предоставляя альтернативный путь реакции с более низкой энергией активации ($E_a$). Это позволяет большему числу молекул вступать в эффективные столкновения в единицу времени. Внесение катализатора (например, оксида марганца(IV) $MnO_2$) в раствор пероксида водорода приведет к значительному увеличению скорости его разложения.

4) охлаждении раствора

Понижение температуры (охлаждение) приводит к уменьшению средней кинетической энергии молекул. В результате уменьшается частота столкновений и, что более важно, доля столкновений, обладающих достаточной энергией для преодоления активационного барьера. Следовательно, охлаждение раствора уменьшит скорость реакции.

Таким образом, единственным фактором из перечисленных, который увеличивает скорость реакции разложения пероксида водорода, является внесение катализатора.

Ответ: 3

10. Ингибитор — это вещество, которое

1) ускоряет химическую реакцию

2) замедляет химическую реакцию

3) усиливает действие катализатора

4) нейтрализует каталитические яды

Решение

Ингибиторы (от латинского inhibeo — сдерживаю, останавливаю) — это вещества, которые замедляют или предотвращают протекание химических реакций. Они действуют, уменьшая скорость реакции, в отличие от катализаторов, которые ее увеличивают. Проанализируем каждый из предложенных вариантов ответа.

1) ускоряет химическую реакцию
Данное определение относится к катализаторам. Катализаторы — это вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, оставаясь при этом химически неизменными. Ингибиторы же оказывают противоположное действие.

2) замедляет химическую реакцию
Это правильное определение ингибитора. Ингибиторы находят широкое применение, например, в качестве антиоксидантов для предотвращения окисления пищевых продуктов, для замедления коррозии металлов или для контроля скорости процессов полимеризации.

3) усиливает действие катализатора
Вещества, которые сами по себе не являются катализаторами, но добавляются в небольших количествах для усиления их действия, называются промоторами или активаторами.

4) нейтрализует каталитические яды
Каталитические яды сами по себе являются ингибиторами, так как они снижают или полностью подавляют активность катализатора (т.е. замедляют каталитическую реакцию). Процесс нейтрализации яда является обратным ингибированию.

Таким образом, единственно верным утверждением является то, что ингибитор замедляет химическую реакцию.

Ответ: 2.