Страница 320 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Водород можно получить при взаимодействии

1) меди с разбавленной азотной кислотой

2) свинца с концентрированной азотной кислотой

3) цинка с концентрированной серной кислотой

4) алюминия с концентрированным раствором гидроксида калия

Решение

Для определения правильного варианта необходимо проанализировать продукты каждой из предложенных химических реакций.

1) меди с разбавленной азотной кислотой

Азотная кислота ($HNO_3$) является кислотой-окислителем. Она реагирует с металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода (такими как медь), но при этом водород не выделяется. Вместо этого происходит восстановление азота. В реакции с разбавленной азотной кислотой образуется оксид азота(II).

Уравнение реакции: $3Cu + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$.

Продуктом реакции является газ $NO$, а не водород.

2) свинца с концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота также является сильным окислителем. В реакциях с металлами она восстанавливается, как правило, до диоксида азота ($NO_2$).

Уравнение реакции: $Pb + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Pb(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$.

Продуктом реакции является газ $NO_2$, а не водород.

3) цинка с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$), как и азотная, является кислотой-окислителем. При взаимодействии с металлами (даже с активными, как цинк) водород не выделяется. Происходит восстановление серы, чаще всего до оксида серы(IV) ($SO_2$). Водород выделяется только при реакции металлов с разбавленной серной кислотой.

Уравнение реакции: $Zn + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow ZnSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$.

Продуктом реакции является газ $SO_2$, а не водород.

4) алюминия с концентрированным раствором гидроксида калия

Алюминий ($Al$) — это амфотерный металл. Он реагирует не только с кислотами, но и с растворами щелочей. В реакции с водным раствором гидроксида калия алюминий окисляется, образуя комплексную соль (тетрагидроксоалюминат калия), а вода восстанавливается до газообразного водорода.

Уравнение реакции: $2Al + 2KOH + 6H_2O \rightarrow 2K[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow$.

В данной реакции выделяется водород ($H_2$).

Ответ: 4

При термическом разложении нитрата серебра образуются

1) оксид серебра и оксид азота (V)

2) серебро, оксид азота (IV) и кислород

3) серебро, азот и кислород

4) оксид серебра, оксид азота (II) и кислород

Для того чтобы определить продукты термического разложения нитрата серебра ($AgNO_3$), необходимо знать общие закономерности разложения нитратов. Продукты реакции зависят от положения металла в электрохимическом ряду активности.

Существует три основных типа разложения нитратов:

• Нитраты активных металлов (расположенных в ряду активности левее Mg): разлагаются до нитрита металла и кислорода.
  Пример: $2KNO_3 \xrightarrow{t} 2KNO_2 + O_2$
• Нитраты металлов средней активности (от Mg до Cu включительно), а также лития: разлагаются до оксида металла, оксида азота(IV) и кислорода.
  Пример: $2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_2 + O_2$
• Нитраты неактивных металлов (расположенных правее Cu): разлагаются до свободного металла, оксида азота(IV) и кислорода.

Серебро ($Ag$) — это неактивный металл, который находится в ряду активности правее меди. Следовательно, его разложение будет происходить по третьему типу.

Уравнение реакции термического разложения нитрата серебра выглядит следующим образом:

$2AgNO_3 \xrightarrow{t} 2Ag \downarrow + 2NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Таким образом, в результате реакции образуются:

• металлическое серебро ($Ag$)
• оксид азота(IV) ($NO_2$)
• кислород ($O_2$)

Этот набор продуктов соответствует варианту ответа под номером 2.

Ответ: 2) серебро, оксид азота (IV) и кислород.

3. С раствором щёлочи не реагирует

1) Mg

2) Zn

3) Al

4) Be

Решение

Чтобы определить, какой из металлов не реагирует с раствором щёлочи, необходимо рассмотреть химические свойства каждого из них. С растворами щелочей взаимодействуют амфотерные металлы. Амфотерность — это способность вещества проявлять как кислотные, так и основные свойства, то есть реагировать и с кислотами, и со щелочами.

Рассмотрим каждый предложенный вариант:

1) Mg
Магний (Mg) — это металл второй группы главной подгруппы (щёлочноземельный металл). Его гидроксид, $Mg(OH)_2$, является основанием и не проявляет амфотерных свойств. Металлы, образующие только основные гидроксиды, с растворами щелочей не реагируют.

2) Zn
Цинк (Zn) — это амфотерный металл. Он реагирует с водными растворами щелочей с образованием комплексной соли (тетрагидроксоцинката) и выделением водорода. Уравнение реакции с гидроксидом натрия:
$Zn + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$

3) Al
Алюминий (Al) — это амфотерный металл. Он активно реагирует с растворами щелочей, образуя комплексную соль (тетрагидроксоалюминат) и водород. Уравнение реакции:
$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

4) Be
Бериллий (Be) — это амфотерный металл. Он также взаимодействует с растворами щелочей с образованием комплексной соли (тетрагидроксобериллата) и водорода. Уравнение реакции:
$Be + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4] + H_2 \uparrow$

Таким образом, из всех перечисленных металлов только магний не обладает амфотерными свойствами и, соответственно, не реагирует с растворами щелочей.

Ответ: 1

4. С раствором сульфата меди (II) взаимодействует

1) Pb

2) Hg

3) Fe

4) Ag

Чтобы определить, какой из предложенных металлов будет взаимодействовать с раствором сульфата меди(II) ($CuSO_4$), необходимо обратиться к ряду активности металлов (электрохимическому ряду напряжений). Общее правило гласит: металл, стоящий в ряду активности левее другого металла, является более активным и способен вытеснять менее активный металл из раствора его соли.

Рассмотрим положение меди (Cu) и предложенных металлов в ряду активности: ... Fe ... Pb ... (H) ... Cu ... Hg ... Ag ...

Проанализируем каждый вариант:

Свинец (Pb) стоит в ряду активности левее меди (Cu), а значит, является более активным металлом. Он способен вступать в реакцию замещения с сульфатом меди. Уравнение реакции: $Pb + CuSO_4 \rightarrow PbSO_4 \downarrow + Cu$. Однако следует отметить, что образующийся сульфат свинца(II) ($PbSO_4$) — нерастворимое соединение. Он покрывает поверхность свинца плотной пленкой, которая изолирует металл от дальнейшего контакта с раствором $CuSO_4$. Этот процесс, называемый пассивацией, приводит к тому, что реакция быстро прекращается.

Ртуть (Hg) стоит в ряду активности правее меди (Cu). Это означает, что ртуть — менее активный металл по сравнению с медью. Поэтому ртуть не может вытеснить медь из раствора её соли. $Hg + CuSO_4 \rightarrow$ реакция не протекает.

Железо (Fe) стоит в ряду активности левее меди (Cu), следовательно, является более активным металлом. Железо активно вытесняет медь из раствора сульфата меди(II). Уравнение реакции: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$. Образующийся в ходе реакции сульфат железа(II) ($FeSO_4$) хорошо растворим в воде, поэтому пассивации не происходит, и реакция протекает до исчерпания одного из реагентов.

Серебро (Ag) стоит в ряду активности правее меди (Cu), являясь менее активным металлом. Поэтому серебро не способно вытеснить медь из раствора её соли. $Ag + CuSO_4 \rightarrow$ реакция не протекает.

Вывод: из всех предложенных вариантов только железо (Fe) и свинец (Pb) активнее меди. Однако полноценная, устойчивая реакция замещения происходит именно с железом. Реакция со свинцом быстро затухает из-за пассивации. Поэтому в данном контексте правильным ответом является железо.

Ответ: 3

5. Взаимодействием соответствующего оксида с водой нельзя получить

1) $Cu(OH)_2$

2) $Ba(OH)_2$

3) $H_2SO_4$

4) $NaOH$

Для решения задачи необходимо определить, для какого из предложенных веществ соответствующий ему оксид не реагирует с водой. По общим правилам химии:

• Оксиды щелочных (Li, Na, K и др.) и щелочноземельных (Ca, Sr, Ba) металлов являются основными и активно реагируют с водой с образованием растворимых оснований (щелочей).
• Большинство кислотных оксидов (оксиды неметаллов, например $SO_3$, $CO_2$, $P_2O_5$, или металлов в высокой степени окисления, например $CrO_3$, $Mn_2O_7$) реагируют с водой с образованием соответствующих кислот.
• Основные оксиды неактивных металлов (например, $CuO$, $FeO$) и амфотерные оксиды (например, $ZnO$, $Al_2O_3$) в воде нерастворимы и с ней не реагируют.

Проанализируем каждый вариант:

1) $Cu(OH)_2$

Гидроксиду меди(II) $Cu(OH)_2$ соответствует оксид меди(II) $CuO$. Медь — неактивный переходный металл. Ее оксид $CuO$ является основным, но нерастворимым в воде и не реагирует с ней. Таким образом, реакция $CuO + H_2O \rightarrow Cu(OH)_2$ не протекает. Гидроксид меди(II) получают косвенным путем, например, осаждением из раствора соли с помощью щелочи.

Ответ: Взаимодействием соответствующего оксида с водой получить нельзя.

2) $Ba(OH)_2$

Гидроксиду бария $Ba(OH)_2$ соответствует оксид бария $BaO$. Барий — щелочноземельный металл. Его оксид активно взаимодействует с водой, образуя растворимое основание (щелочь) — гидроксид бария. Реакция: $BaO + H_2O \rightarrow Ba(OH)_2$.

Ответ: Взаимодействием соответствующего оксида с водой получить можно.

3) $H_2SO_4$

Серной кислоте $H_2SO_4$ соответствует оксид серы(VI) $SO_3$ (серный ангидрид). Это кислотный оксид, который энергично реагирует с водой с образованием серной кислоты. Реакция: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.

Ответ: Взаимодействием соответствующего оксида с водой получить можно.

4) $NaOH$

Гидроксиду натрия $NaOH$ соответствует оксид натрия $Na_2O$. Натрий — щелочной металл. Его оксид бурно реагирует с водой, образуя сильное основание (щелочь) — гидроксид натрия. Реакция: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$.

Ответ: Взаимодействием соответствующего оксида с водой получить можно.