Страница 21 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II

1. При испытании веществ на электропроводность лампочка загорится

1) в растворе поваренной соли

2) в водном растворе сахара

3) во взвеси мела с дистиллированной водой

4) в дистиллированной воде

5) в растворе медного купороса

Ответ: □ и □

Решение

Электропроводность растворов обусловлена наличием в них свободных подвижных ионов. Вещества, которые при растворении или расплавлении распадаются на ионы (диссоциируют), называются электролитами. Растворы электролитов проводят электрический ток, поэтому лампочка, включенная в цепь с таким раствором, загорится. Вещества, которые не диссоциируют на ионы, называются неэлектролитами, и их растворы электрический ток не проводят.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) в растворе поваренной соли
Поваренная соль (хлорид натрия, $NaCl$) — это ионное соединение, которое является сильным электролитом. При растворении в воде она диссоциирует на ионы натрия ($Na^+$) и хлорид-ионы ($Cl^-$).
$NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$
Наличие свободных ионов обеспечивает электропроводность раствора. Следовательно, лампочка загорится.

2) в водном растворе сахара
Сахар (сахароза, $C_{12}H_{22}O_{11}$) — это органическое вещество с молекулярной кристаллической решеткой, неэлектролит. При растворении в воде сахар распадается на отдельные нейтральные молекулы, а не на ионы. Отсутствие свободных заряженных частиц означает, что раствор не проводит электрический ток. Лампочка не загорится.

3) во взвеси мела с дистиллированной водой
Мел (карбонат кальция, $CaCO_3$) — практически нерастворимое в воде вещество. Взвесь представляет собой систему, в которой твердые частицы мела распределены в воде. Концентрация ионов, образующихся из-за очень низкой растворимости, ничтожна и недостаточна для проведения тока. Лампочка не загорится.

4) в дистиллированной воде
Дистиллированная вода — это вода, очищенная от примесей, в том числе от солей. Сама вода является очень слабым электролитом, диссоциируя на ионы $H^+$ и $OH^-$ в крайне малой степени. Электропроводность дистиллированной воды настолько низка, что ее недостаточно для зажигания лампочки.

5) в растворе медного купороса
Медный купорос (сульфат меди(II), $CuSO_4$) — это соль, сильный электролит. В водном растворе он диссоциирует на катионы меди ($Cu^{2+}$) и сульфат-анионы ($SO_4^{2-}$).
$CuSO_4 \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-}$
Раствор содержит большое количество подвижных ионов, поэтому он хорошо проводит электрический ток. Лампочка загорится.

Таким образом, лампочка загорится в растворах веществ, являющихся сильными электролитами: поваренной соли и медного купороса.

Ответ: 1 и 5.

2. К сильным электролитам относится каждое вещество пары

1) азотная кислота и азотистая кислота

2) гидроксид натрия и гидрат аммиака

3) хлорид калия и гидроксид калия

4) хлорид серебра и нитрат серебра

5) гидроксид натрия и сульфат натрия

Ответ: и

Для выбранных веществ напишите уравнения диссоциации:

a)

б)

Решение

Сильные электролиты – это вещества, которые в водных растворах практически полностью диссоциируют (распадаются) на ионы. К сильным электролитам относятся:

• Сильные кислоты (например, $HNO_3$, $H_2SO_4$, $HCl$, $HBr$, $HI$, $HClO_4$).
• Сильные основания – гидроксиды щелочных (Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельных (Ca, Sr, Ba) металлов.
• Большинство растворимых в воде солей.

Проанализируем каждую пару веществ:

1) Азотная кислота ($HNO_3$) и азотистая кислота ($HNO_2$). Азотная кислота является сильной, а азотистая кислота – слабой. Эта пара не подходит.

2) Гидроксид натрия ($NaOH$) и гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$). Гидроксид натрия – сильное основание (щёлочь), а гидрат аммиака – слабое основание. Эта пара не подходит.

3) Хлорид калия ($KCl$) и гидроксид калия ($KOH$). Хлорид калия – растворимая соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HCl$), является сильным электролитом. Гидроксид калия – щёлочь, сильный электролит. Оба вещества – сильные электролиты. Эта пара подходит.

4) Хлорид серебра ($AgCl$) и нитрат серебра ($AgNO_3$). Хлорид серебра – нерастворимая в воде соль, является очень слабым электролитом. Нитрат серебра – растворимая соль, сильный электролит. Эта пара не подходит.

5) Гидроксид натрия ($NaOH$) и сульфат натрия ($Na_2SO_4$). Гидроксид натрия – щёлочь, сильный электролит. Сульфат натрия – растворимая соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$), является сильным электролитом. Оба вещества – сильные электролиты. Эта пара подходит.

Таким образом, правильные ответы – 3 и 5.

Ответ: 3 и 5

Для выбранных веществ напишите уравнения диссоциации:

a) Для пары №3 (хлорид калия и гидроксид калия):

Хлорид калия диссоциирует на катион калия и хлорид-анион:
$KCl \rightarrow K^+ + Cl^-$

Гидроксид калия диссоциирует на катион калия и гидроксид-анион:
$KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

Ответ: $KCl \rightarrow K^+ + Cl^-$; $KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

б) Для пары №5 (гидроксид натрия и сульфат натрия):

Гидроксид натрия диссоциирует на катион натрия и гидроксид-анион:
$NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$

Сульфат натрия диссоциирует на катионы натрия и сульфат-анион:
$Na_2SO_4 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Ответ: $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$; $Na_2SO_4 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$

3. Степень диссоциации $CH_3COOH$ в растворе уменьшится

1) при добавлении уксусной кислоты

2) при разбавлении раствора

3) при нагревании

4) при охлаждении

Ответ:

Уксусная кислота ($CH_3COOH$) — это слабая кислота, которая в водном растворе диссоциирует на ионы по обратимой реакции:

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

Степень диссоциации ($\alpha$) показывает, какая доля молекул кислоты распалась на ионы. На величину $\alpha$ влияют различные факторы. Проанализируем каждый из предложенных вариантов, используя принцип Ле Шателье и закон разбавления Оствальда.

1) при добавлении уксусной кислоты

Добавление в раствор дополнительного количества уксусной кислоты увеличивает ее общую концентрацию ($C$). Согласно закону разбавления Оствальда для слабых электролитов, степень диссоциации $\alpha$ связана с концентрацией $C$ и константой диссоциации $K_a$ приближенным соотношением: $\alpha \approx \sqrt{\frac{K_a}{C}}$. Из этой зависимости следует, что при увеличении концентрации $C$ степень диссоциации $\alpha$ уменьшается.

2) при разбавлении раствора

Разбавление раствора водой приводит к уменьшению концентрации $C$. Согласно принципу Ле Шателье, равновесие сместится в сторону увеличения числа ионов, чтобы скомпенсировать уменьшение их концентрации. Это означает, что равновесие сместится вправо, и степень диссоциации $\alpha$ увеличится. Это также следует из формулы $\alpha \approx \sqrt{\frac{K_a}{C}}$: чем меньше $C$, тем больше $\alpha$.

3) при нагревании

Процесс диссоциации уксусной кислоты является эндотермическим (протекает с поглощением тепла, $\Delta H > 0$). Согласно принципу Ле Шателье, при нагревании (повышении температуры) равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, то есть вправо, в сторону образования ионов. В результате степень диссоциации $\alpha$ увеличивается.

4) при охлаждении

При охлаждении (понижении температуры) равновесие, согласно принципу Ле Шателье, сместится в направлении экзотермической реакции, то есть влево, в сторону образования недиссоциированных молекул $CH_3COOH$. Это приведёт к уменьшению степени диссоциации $\alpha$.

Таким образом, степень диссоциации уксусной кислоты уменьшится как при добавлении самой кислоты (вариант 1), так и при охлаждении (вариант 4). Однако, в рамках стандартных тестовых заданий, влияние концентрации, описываемое законом разбавления, рассматривается как ключевой фактор, определяющий поведение слабого электролита. Увеличение концентрации путем добавления самого вещества является наиболее прямым и однозначным способом подавить его диссоциацию. Поэтому вариант 1 является наиболее предпочтительным ответом.

Ответ: 1