Страница 298 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. К сильным электролитам относится кислота

1) угольная

2) серная

3) сернистая

4) фосфорная

Решение
Сильные электролиты — это вещества, которые при растворении в воде или в расплавленном состоянии практически полностью диссоциируют (распадаются) на ионы. В случае кислот, сильными электролитами являются сильные кислоты. Для определения правильного ответа необходимо проанализировать силу каждой из предложенных кислот.

1) угольная кислота ($H_2CO_3$) — это слабая, неустойчивая кислота. В водных растворах она диссоциирует в очень незначительной степени, поэтому является слабым электролитом.

2) серная кислота ($H_2SO_4$) — это одна из самых сильных неорганических кислот. В разбавленных водных растворах она практически полностью диссоциирует по первой ступени ($H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^−$). Это делает ее сильным электролитом.

3) сернистая кислота ($H_2SO_3$) — это слабая кислота, существующая только в растворе. Степень ее диссоциации невелика, поэтому она относится к слабым электролитам.

4) фосфорная кислота ($H_3PO_4$) — это кислота средней силы. Она диссоциирует ступенчато и неполностью, даже по первой ступени. Следовательно, она не классифицируется как сильный электролит.

Таким образом, единственной сильной кислотой и, соответственно, сильным электролитом в данном списке является серная кислота.

Ответ: 2

2. Только сильные электролиты перечислены в ряду

1) гидроксид натрия, азотная кислота, хлорид магния

2) оксид серы (IV), серная кислота, сульфат аммония

3) гидроксид калия, азотистая кислота, нитрат алюминия

4) гидрат аммиака, соляная кислота, иодид калия

Для определения правильного варианта ответа необходимо проанализировать каждый ряд веществ на предмет того, являются ли они сильными электролитами. Сильные электролиты – это вещества, которые в водных растворах или расплавах почти полностью диссоциируют на ионы. К ним относятся:

• Сильные кислоты (например, соляная $HCl$, серная $H_2SO_4$, азотная $HNO_3$).
• Сильные основания – щёлочи (гидроксиды щелочных и щёлочноземельных металлов, например, $NaOH, KOH, Ba(OH)_2$).
• Большинство растворимых в воде солей.

Проанализируем каждый предложенный ряд:

1) гидроксид натрия, азотная кислота, хлорид магния
Гидроксид натрия ($NaOH$) — это щёлочь, то есть сильное основание, а значит сильный электролит.
Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная кислота, сильный электролит.
Хлорид магния ($MgCl_2$) — хорошо растворимая в воде соль, сильный электролит.
Таким образом, все вещества в этом ряду являются сильными электролитами.

2) оксид серы (IV), серная кислота, сульфат аммония
Оксид серы (IV) ($SO_2$) — это кислотный оксид с ковалентной полярной связью, он не является электролитом.
Серная кислота ($H_2SO_4$) и сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$) являются сильными электролитами, но наличие неэлектролита в ряду делает этот вариант неверным.

3) гидроксид калия, азотистая кислота, нитрат алюминия
Азотистая кислота ($HNO_2$) — слабая кислота, является слабым электролитом.
Гидроксид калия ($KOH$) и нитрат алюминия ($Al(NO_3)_3$) являются сильными электролитами, но наличие слабого электролита делает этот вариант неверным.

4) гидрат аммиака, соляная кислота, иодид калия
Гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$) — слабое основание, является слабым электролитом.
Соляная кислота ($HCl$) и иодид калия ($KI$) являются сильными электролитами, но наличие слабого электролита делает этот вариант неверным.

Исходя из анализа, единственный ряд, где все перечисленные вещества являются сильными электролитами, это ряд под номером 1.
Ответ: 1.

3. Наибольшее количество $Cl^-$ образуется при диссоциации 1 моль

1) соляной кислоты

2) хлорида калия

3) хлорида цинка

4) хлорида алюминия

Дано:

Количество вещества каждого соединения $n = 1$ моль.

Найти:

Соединение, при диссоциации которого образуется наибольшее количество хлорид-ионов.

Решение:

Для того чтобы определить, при диссоциации какого из предложенных веществ образуется наибольшее количество хлорид-ионов, необходимо написать уравнения электролитической диссоциации для 1 моль каждого вещества и сравнить количество моль образующихся хлорид-ионов ($Cl^-$).

1) соляной кислоты

Химическая формула соляной кислоты — $HCl$. Это сильная кислота, которая полностью диссоциирует в водном растворе.

Уравнение диссоциации: $HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$

Согласно уравнению, из 1 моль $HCl$ образуется 1 моль ионов $H^+$ и 1 моль ионов $Cl^-$.

Ответ: 1 моль хлорид-ионов.

2) хлорида калия

Химическая формула хлорида калия — $KCl$. Это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, является сильным электролитом.

Уравнение диссоциации: $KCl \rightarrow K^+ + Cl^-$

Из 1 моль $KCl$ образуется 1 моль ионов $K^+$ и 1 моль ионов $Cl^-$.

Ответ: 1 моль хлорид-ионов.

3) хлорида цинка

Химическая формула хлорида цинка — $ZnCl_2$. Это растворимая соль, сильный электролит.

Уравнение диссоциации: $ZnCl_2 \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^-$

Из 1 моль $ZnCl_2$ образуется 1 моль ионов $Zn^{2+}$ и 2 моль ионов $Cl^-$.

Ответ: 2 моль хлорид-ионов.

4) хлорида алюминия

Химическая формула хлорида алюминия — $AlCl_3$. Это растворимая соль, сильный электролит.

Уравнение диссоциации: $AlCl_3 \rightarrow Al^{3+} + 3Cl^-$

Из 1 моль $AlCl_3$ образуется 1 моль ионов $Al^{3+}$ и 3 моль ионов $Cl^-$.

Ответ: 3 моль хлорид-ионов.

Сравнив количество хлорид-ионов, полученных при диссоциации 1 моль каждого соединения (1 моль, 1 моль, 2 моль и 3 моль), делаем вывод, что наибольшее количество хлорид-ионов образуется при диссоциации хлорида алюминия.

Ответ: 4) хлорида алюминия.

4. Сокращённому ионному уравнению

$Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2$

соответствует взаимодействие

1) нитрата меди (II) с гидроксидом магния

2) оксида меди (II) с гидроксидом калия

3) хлорида меди (II) с гидроксидом натрия

4) гидроксокарбоната меди (II) с гидроксидом натрия

Решение

Представленное сокращённое ионное уравнение $Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2$ описывает реакцию ионного обмена, в результате которой из ионов меди $Cu^{2+}$ и гидроксид-ионов $OH^{-}$ образуется нерастворимый осадок гидроксида меди(II).
Чтобы такое уравнение было корректным, оба исходных реагента должны быть растворимы в воде и диссоциировать на ионы. Следовательно, реакция должна протекать между растворимой солью меди(II) (источник ионов $Cu^{2+}$) и растворимым основанием, то есть щёлочью (источник ионов $OH^{-}$).
Рассмотрим предложенные варианты взаимодействий.

1) нитрата меди (II) с гидроксидом магния
Взаимодействие нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$) и гидроксида магния ($Mg(OH)_2$). Нитрат меди(II) является растворимой солью и предоставляет ионы $Cu^{2+}$. Однако гидроксид магния — нерастворимое основание, поэтому в растворе практически отсутствуют гидроксид-ионы $OH^{-}$. Реакция в таких условиях не идет. Этот вариант не подходит.

2) оксида меди (II) с гидроксидом калия
Взаимодействие оксида меди(II) ($CuO$) и гидроксида калия ($KOH$). Оксид меди(II) — нерастворимое в воде вещество и не является источником ионов $Cu^{2+}$ в растворе. Кроме того, $CuO$ является основным оксидом и не реагирует со щелочами. Этот вариант не подходит.

3) хлорида меди (II) с гидроксидом натрия
Взаимодействие хлорида меди(II) ($CuCl_2$) и гидроксида натрия ($NaOH$). Оба вещества хорошо растворимы в воде. $CuCl_2$ диссоциирует на ионы $Cu^{2+}$ и $Cl^{-}$, а $NaOH$ — на ионы $Na^{+}$ и $OH^{-}$. В результате реакции образуется осадок $Cu(OH)_2$.
Молекулярное уравнение: $CuCl_2 + 2NaOH = Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$.
Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^{+} + 2Cl^{-}$.
Сократив ионы-наблюдатели ($Na^{+}$ и $Cl^{-}$), получим искомое сокращённое ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2$.
Этот вариант является правильным.

4) гидроксокарбоната меди (II) с гидроксидом натрия
Взаимодействие гидроксокарбоната меди(II) ($(CuOH)_2CO_3$) и гидроксида натрия ($NaOH$). Гидроксокарбонат меди(II) является нерастворимой основной солью и не диссоциирует в воде на ионы $Cu^{2+}$. Следовательно, исходные реагенты не соответствуют представленному ионному уравнению. Этот вариант не подходит.

Ответ: 3

5. В качестве катионов только катионы водорода образуются при диссоциации вещества, формула которого

1) $NH_4NO_3$

2) $CH_3COOH$

3) $KHSO_4$

4) $NH_4H_2PO_4$

Вопрос заключается в том, чтобы найти вещество, которое при диссоциации в водном растворе образует в качестве катионов только ионы водорода ($H^+$). Это свойство является определением для класса кислот с точки зрения теории электролитической диссоциации Аррениуса.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) NH₄NO₃

Нитрат аммония — это соль, образованная слабым основанием (гидроксидом аммония) и сильной кислотой (азотной кислотой). При диссоциации в воде он распадается на катион аммония и нитрат-анион:

$NH_4NO_3 \rightarrow NH_4^+ + NO_3^-$

В качестве катиона образуется катион аммония ($NH_4^+$), а не катион водорода. Следовательно, этот вариант не подходит.

Ответ: неверно.

2) CH₃COOH

Уксусная кислота — это органическая карбоновая кислота. По определению, кислоты диссоциируют с образованием катионов водорода и анионов кислотного остатка. Диссоциация уксусной кислоты (слабого электролита) происходит обратимо:

$CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-$

Единственным типом катионов, образующихся при диссоциации, являются катионы водорода ($H^+$). Этот вариант полностью соответствует условию задачи.

Ответ: верно.

3) KHSO₄

Гидросульфат калия — это кислая соль, образованная сильным основанием (гидроксидом калия) и сильной кислотой (серной кислотой). При растворении в воде она полностью диссоциирует на катион калия ($K^+$) и гидросульфат-анион ($HSO_4^-$). Гидросульфат-анион, в свою очередь, может частично диссоциировать дальше с образованием катиона водорода.

Первая ступень: $KHSO_4 \rightarrow K^+ + HSO_4^-$

Вторая ступень: $HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

В результате в растворе одновременно присутствуют два вида катионов: катионы калия ($K^+$) и катионы водорода ($H^+$). Так как образуются не только катионы водорода, этот вариант не подходит.

Ответ: неверно.

4) NH₄H₂PO₄

Дигидрофосфат аммония — это кислая соль, образованная слабым основанием (гидроксидом аммония) и кислотой средней силы (ортофосфорной кислотой). Ее диссоциация также приводит к образованию нескольких типов катионов:

Первая ступень: $NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_4^+ + H_2PO_4^-$

Вторая ступень (и последующие) диссоциации кислотного аниона: $H_2PO_4^- \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$

В растворе образуются катионы аммония ($NH_4^+$) и катионы водорода ($H^+$). Следовательно, этот вариант также не подходит.

Ответ: неверно.

Таким образом, единственным веществом из предложенных, которое при диссоциации образует в качестве катионов только катионы водорода, является уксусная кислота.

Ответ: 2

6. Наибольшее число ионов в растворе образуется при диссоциации 1 моль

1) хлорида железа (III)

2) сульфата алюминия

3) нитрата цинка

4) хлорида аммония

Для определения, какое из предложенных веществ образует наибольшее число ионов в растворе, необходимо рассмотреть процесс диссоциации 1 моль каждого вещества. Число образующихся ионов зависит от химической формулы соли и предполагает её полную диссоциацию, так как все представленные соли являются сильными электролитами.

1) хлорида железа (III)

Химическая формула хлорида железа (III) — $FeCl_3$. Уравнение электролитической диссоциации:

$FeCl_3 \rightarrow Fe^{3+} + 3Cl^-$

При диссоциации 1 моль $FeCl_3$ образуется 1 моль катионов железа $Fe^{3+}$ и 3 моль хлорид-анионов $Cl^-$. Суммарное количество моль ионов: $1 + 3 = 4$ моль.

2) сульфата алюминия

Химическая формула сульфата алюминия — $Al_2(SO_4)_3$. Уравнение электролитической диссоциации:

$Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-}$

При диссоциации 1 моль $Al_2(SO_4)_3$ образуется 2 моль катионов алюминия $Al^{3+}$ и 3 моль сульфат-анионов $SO_4^{2-}$. Суммарное количество моль ионов: $2 + 3 = 5$ моль.

3) нитрата цинка

Химическая формула нитрата цинка — $Zn(NO_3)_2$. Уравнение электролитической диссоциации:

$Zn(NO_3)_2 \rightarrow Zn^{2+} + 2NO_3^-$

При диссоциации 1 моль $Zn(NO_3)_2$ образуется 1 моль катионов цинка $Zn^{2+}$ и 2 моль нитрат-анионов $NO_3^-$. Суммарное количество моль ионов: $1 + 2 = 3$ моль.

4) хлорида аммония

Химическая формула хлорида аммония — $NH_4Cl$. Уравнение электролитической диссоциации:

$NH_4Cl \rightarrow NH_4^+ + Cl^-$

При диссоциации 1 моль $NH_4Cl$ образуется 1 моль катионов аммония $NH_4^+$ и 1 моль хлорид-анионов $Cl^-$. Суммарное количество моль ионов: $1 + 1 = 2$ моль.

Сравнив количество ионов, образующихся при диссоциации 1 моль каждого вещества (4, 5, 3 и 2 моль соответственно), мы видим, что наибольшее число ионов (5 моль) образуется при диссоциации сульфата алюминия.

Ответ: 2.

7. Взаимодействию гидроксида железа (III) с соляной кислотой соответствует ионная реакция

1) $Fe(OH)_3 + 3H^+ = Fe^{3+} + 3H_2O$

2) $Fe_2O_3 + 6H^+ = 2Fe^{3+} + 3H_2O$

3) $2Fe + 6H^+ = 2Fe^{3+} + 3H_2$

4) $Fe^{3+} + 3OH^- = Fe(OH)_3$

Решение

Чтобы определить, какая ионная реакция соответствует взаимодействию гидроксида железа (III) с соляной кислотой, необходимо составить уравнение этой реакции в молекулярном, а затем в ионном виде.

1. Молекулярное уравнение реакции.
Гидроксид железа (III) ($Fe(OH)_3$) является нерастворимым в воде основанием. Соляная кислота ($HCl$) — это сильная кислота. При их взаимодействии происходит реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль (хлорид железа (III), $FeCl_3$) и вода ($H_2O$).

Уравнение реакции в молекулярном виде после расстановки коэффициентов:

$Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

2. Полное ионное уравнение.
В полном ионном уравнении сильные электролиты (растворимые соли, сильные кислоты и основания) записываются в виде ионов, а нерастворимые вещества, слабые электролиты (включая воду) и газы — в молекулярной форме.

• $Fe(OH)_3$ — нерастворимое вещество, записывается в молекулярном виде.
• $HCl$ — сильная кислота, в растворе диссоциирует на ионы $H^+$ и $Cl^-$.
• $FeCl_3$ — растворимая соль, в растворе диссоциирует на ионы $Fe^{3+}$ и $Cl^-$.
• $H_2O$ — слабый электролит, записывается в молекулярном виде.

Полное ионное уравнение выглядит так:

$Fe(OH)_3 + 3H^+ + 3Cl^- \rightarrow Fe^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$

3. Сокращенное ионное уравнение.
Чтобы получить сокращенное ионное уравнение, нужно исключить из обеих частей полного ионного уравнения одинаковые ионы (так называемые "ионы-наблюдатели"). В данном случае это хлорид-ионы ($3Cl^-$).

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe(OH)_3 + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$

4. Анализ предложенных вариантов.
Сравним полученное нами уравнение с вариантами ответа:

• 1) $Fe(OH)_3 + 3H^+ = Fe^{3+} + 3H_2O$ — это уравнение полностью совпадает с выведенным сокращенным ионным уравнением. Это верный ответ.
• 2) $Fe_2O_3 + 6H^+ = 2Fe^{3+} + 3H_2O$ — это ионное уравнение для реакции оксида железа (III), а не гидроксида.
• 3) $2Fe + 6H^+ = 2Fe^{3+} + 3H_2$ — это уравнение реакции металлического железа с кислотой-окислителем.
• 4) $Fe^{3+} + 3OH^- = Fe(OH)_3$ — это уравнение реакции образования осадка гидроксида железа (III) при добавлении щелочи к раствору соли железа (III).

Ответ: 1