Номер 5, страница 62 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Серная кислота – бесцветная, вязкая, тяжёлая жидкость.

Правило разбавления серной кислоты:

Свойства разбавленной и концентрированной кислоты различаются.

Сравнение свойств разбавленной и концентрированной серной кислоты

$H_2SO_4$(разб.)

Проявляет типичные свойства кислот:

1) реагирует с металлами

2) реагирует с оксидами металлов

3) реагирует с основаниями и амфотерными гидроксидами

а)

б)

4) реагирует с солями, если образуется осадок ($ \downarrow $) или газ ($ \uparrow $)

а)

б)

$H_2SO_4$(конц.)

Сильное водоотнимающее, или , вещество:

1) обугливает

2) за счёт высшей степени окисления серы проявляет сильные свойства

$Cu + H_2SO_4 = \quad + SO_2 + \quad$

(электронный баланс)

5. Серная кислота

Решение: Серная кислота является двухосновной кислотой, в которой два атома водорода соединены с кислотным остатком $SO_4$ (сульфат-ион), имеющим заряд -2. Химическая формула серной кислоты — $H_2SO_4$.

Ответ: $H_2SO_4$.

Правило разбавления серной кислоты:

Решение: Процесс растворения концентрированной серной кислоты в воде является сильно экзотермическим (выделяется большое количество теплоты). Плотность концентрированной серной кислоты (~1.84 г/см³) значительно выше плотности воды (~1 г/см³). Если добавлять воду в кислоту, вода будет оставаться на поверхности, вызывая локальное вскипание и опасное разбрызгивание горячей кислоты. Поэтому для безопасного разбавления необходимо медленно, тонкой струйкой и при постоянном перемешивании вливать более тяжёлую кислоту в воду, что обеспечивает равномерное распределение тепла.

Ответ: Следует медленно приливать кислоту в воду, а не наоборот («Лей кислоту в воду!»).

Сравнение свойств разбавленной и концентрированной серной кислоты

$H_2SO_4$(разб.)

Проявляет типичные свойства кислот:

1) реагирует с металлами

Решение: Разбавленная серная кислота, как типичная кислота-неокислитель, реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений левее водорода. В ходе реакции происходит замещение водорода в кислоте на металл, с образованием соли (сульфата) и выделением газообразного водорода. Например, реакция с цинком.

Ответ: $Zn + H_2SO_4(разб.) \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$.

2) реагирует с оксидами металлов

Решение: Разбавленная серная кислота вступает в реакцию обмена с основными и амфотерными оксидами, образуя соответствующую соль и воду. Например, реакция с оксидом меди(II).

Ответ: $CuO + H_2SO_4(разб.) \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.

3) реагирует с основаниями и амфотерными гидроксидами

Решение: Реакция нейтрализации протекает между кислотой и основанием (или амфотерным гидроксидом) с образованием соли и воды. Примеры: реакция с гидроксидом натрия (сильное основание, щелочь) и с гидроксидом цинка (амфотерный гидроксид).

Ответ:
а) $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
б) $Zn(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + 2H_2O$

4) реагирует с солями, если образуется осадок ($\downarrow$) или газ ($\uparrow$)

Решение: Реакции ионного обмена между кислотой и солью идут до конца, если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок), летучее вещество (газ) или слабый электролит (например, вода). В качестве примера реакции с образованием осадка можно привести качественную реакцию на сульфат-ион с помощью солей бария. Для получения газа можно использовать реакцию с солью слабой летучей кислоты, например, угольной.

Ответ:
а) $BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$
б) $Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

$H_2SO_4$(конц.)

Сильное водоотнимающее, или ... вещество:

Решение: Концентрированная серная кислота способна активно поглощать водяные пары из воздуха и отнимать молекулы воды от других химических соединений. Такое свойство называется гигроскопичностью. Поэтому концентрированную $H_2SO_4$ используют как эффективный осушитель.

Ответ: гигроскопичное.

1) обугливает

Решение: Как сильное водоотнимающее средство, концентрированная серная кислота отнимает от органических веществ, особенно углеводов (сахара, крахмала, целлюлозы), водород и кислород в соотношении 2:1, как в молекуле воды. В результате остается чистый углерод (уголь), что проявляется как обугливание. Например, для сахарозы ($C_{12}H_{22}O_{11}$).

Ответ: сахар (углеводы).

2) за счёт высшей степени окисления серы проявляет сильные ... свойства

Решение: В серной кислоте ($H_2SO_4$) атом серы находится в своей высшей степени окисления +6. Это означает, что в окислительно-восстановительных реакциях он может только принимать электроны (восстанавливаться), выступая в роли окислителя. Это свойство особенно ярко выражено у концентрированной кислоты.

Ответ: окислительные.

$Cu + H_2SO_4 = ... + SO_2 + ...$

Дано:

Реагенты: медь ($Cu$), концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$(конц.)).

Один из продуктов: диоксид серы ($SO_2$).

Найти:

Записать полное уравнение реакции и составить электронный баланс.

Решение:

Концентрированная серная кислота, являясь сильным окислителем, реагирует с малоактивными металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода, например, с медью. В этой реакции медь окисляется от степени окисления 0 до +2, образуя сульфат меди(II) ($CuSO_4$). Сера восстанавливается от +6 до +4, образуя оксид серы(IV) ($SO_2$). Третьим продуктом реакции является вода ($H_2O$).

Составим электронный баланс для определения коэффициентов:

$\begin{array}{l|rcl|c} Cu^0 & -2e^- & \rightarrow & Cu^{+2} & 1 \\ S^{+6} & +2e^- & \rightarrow & S^{+4} & 1 \end{array}$ (восстановитель, окисление)

$\begin{array}{l|rcl|c} S^{+6} & +2e^- & \rightarrow & S^{+4} & 1 \end{array}$ (окислитель, восстановление)

Коэффициенты перед $Cu$ и $SO_2$ равны 1. Полное уравнение: $Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$.

Ответ:

$Cu + 2H_2SO_4(конц.) = CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

(электронный баланс)

$\begin{array}{l|l} Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2} & 1 \\ S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4} & 1 \end{array}$