Страница 30 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I

1. Общее уравнение диссоциации оснований:

$M(OH)_n = \rule{2cm}{0.4pt} + \rule{2cm}{0.4pt}$

1.

Решение

Основания, согласно теории электролитической диссоциации, это сложные вещества, которые при растворении в воде распадаются на положительно заряженные ионы (катионы) металла и отрицательно заряженные гидроксид-ионы (анионы).

Общая формула основания записывается как $M(OH)_n$, где:

• M — это катион металла (или катион аммония $NH_4^+$).

• OH — это гидроксильная группа, которая при диссоциации образует гидроксид-анион $OH^−$ с зарядом -1.

• n — это индекс, показывающий количество гидроксильных групп в формульной единице. Так как исходная молекула электронейтральна, то суммарный отрицательный заряд всех гидроксид-групп ($n \times (-1) = -n$) должен быть скомпенсирован положительным зарядом катиона металла. Следовательно, заряд катиона металла будет равен $+n$, и он записывается как $M^{n+}$.

Таким образом, процесс диссоциации основания $M(OH)_n$ можно представить как распад одной формульной единицы на один катион металла $M^{n+}$ и $n$ штук гидроксид-анионов $OH^−$.

Уравнение этого процесса выглядит следующим образом:

$M(OH)_n = M^{n+} + nOH^-$

Ответ:

$M(OH)_n = M^{n+} + nOH^-$

2. Изменение окраски индикаторов в щелочной среде:

а) фиолетовый $\rightarrow$ ______

б) оранжевый $\rightarrow$ ______

в) бесцветный $\rightarrow$ ______

а) Индикатором, имеющим фиолетовую окраску в нейтральной среде, является лакмус. Название этого индикатора («лакмус») состоит из 6 букв, что соответствует количеству пустых клеток в задании. В щелочной среде ($pH > 8.3$) лакмус изменяет свою окраску на синюю.

Ответ: лакмус, синий.

б) Индикатором, имеющим оранжевую окраску в слабокислой среде (в интервале $pH$ от 3.1 до 4.4), является метилоранж (также известный как метиловый оранжевый). Название «метилоранж» состоит из 10 букв, что совпадает с количеством клеток. В щелочной среде ($pH > 4.4$) метилоранж становится желтым.

Ответ: метилоранж, желтый.

в) Индикатором, который является бесцветным в кислой и нейтральной средах, является фенолфталеин. Его название («фенолфталеин») состоит из 12 букв, что соответствует количеству клеток. В щелочной среде ($pH$ в диапазоне от 8.2 до 12.0) фенолфталеин приобретает характерную малиновую окраску.

Ответ: фенолфталеин, малиновый.

3. Основания реагируют с кислотами.

1) Щёлочь + сильная кислота $\to$ _______ + _______

(реакция [ ][ ][ ][ ][ ][ ][ ][ ][ ][ ])

Сокращённое ионное уравнение (в общем виде): [ ][ ] + [ ][ ] = [ ][ ][ ]

2) Нерастворимый гидроксид металла + кислота $\to$ _______ + _______

Дано сокращённое ионное уравнение: $\text{Fe(OH)}_2 + 2\text{[ ]} = \text{Fe}^{2+} + 2\text{[ ]}$

Составьте соответствующие уравнения:

а) молекулярное _______

полное ионное _______

б) молекулярное _______

полное ионное _______

Дано сокращённое ионное уравнение:

$\text{Al(OH)}_3 + 3\text{[ ]} = \text{_______} + \text{_______}$

Составьте соответствующие молекулярные уравнения:

а) _______

б) _______

1) Щёлочь + сильная кислота = соль + вода

(реакция нейтрализации)

Сокращённое ионное уравнение (в общем виде):

$OH⁻ + H⁺ = H₂O$

Реакция между щёлочью (растворимым сильным основанием) и сильной кислотой является реакцией нейтрализации. В результате образуются соль и вода. Так как щёлочь и сильная кислота являются сильными электролитами, они в водном растворе полностью диссоциируют на ионы. Соль, образованная катионом сильного основания и анионом сильной кислоты, как правило, также является сильным электролитом и полностью диссоциирует (если растворима). В сокращённом ионном виде уравнение такой реакции всегда сводится к взаимодействию ионов водорода $H⁺$ и гидроксид-ионов $OH⁻$ с образованием слабого электролита — воды ($H₂O$).

Ответ: Продуктами реакции щёлочи с сильной кислотой являются соль и вода. Эта реакция называется реакцией нейтрализации. Сокращённое ионное уравнение: $OH⁻ + H⁺ = H₂O$.

2) Нерастворимый гидроксид металла + кислота = соль + вода

Дано сокращённое ионное уравнение: $Fe(OH)₂ + 2\boldsymbol{H⁺} = Fe^{2+} + 2\boldsymbol{H₂O}$

Составьте соответствующие уравнения:

Для составления молекулярного и полного ионного уравнений необходимо выбрать сильную кислоту, которая при диссоциации даёт ионы $H⁺$, и анион которой образует с катионом $Fe^{2+}$ растворимую соль. Гидроксид железа(II) $Fe(OH)₂$ является нерастворимым веществом, поэтому в ионных уравнениях записывается в молекулярной форме.

а) с соляной кислотой ($HCl$):

молекулярное: $Fe(OH)₂ + 2HCl = FeCl₂ + 2H₂O$

полное ионное: $Fe(OH)₂ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Fe^{2+} + 2Cl⁻ + 2H₂O$

б) с серной кислотой ($H₂SO₄$):

молекулярное: $Fe(OH)₂ + H₂SO₄ = FeSO₄ + 2H₂O$

полное ионное: $Fe(OH)₂ + 2H⁺ + SO₄^{2-} = Fe^{2+} + SO₄^{2-} + 2H₂O$

Дано сокращённое ионное уравнение: $Al(OH)₃ + 3\boldsymbol{H⁺} = \boldsymbol{Al^{3+}} + \boldsymbol{3H₂O}$

Составьте соответствующие молекулярные уравнения:

Аналогично предыдущему случаю, для составления молекулярных уравнений нужно выбрать сильные кислоты, образующие растворимые соли с катионом алюминия $Al^{3+}$. Гидроксид алюминия $Al(OH)₃$ нерастворим.

а) с азотной кислотой ($HNO₃$): $Al(OH)₃ + 3HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3H₂O$

б) с бромоводородной кислотой ($HBr$): $Al(OH)₃ + 3HBr = AlBr₃ + 3H₂O$

Ответ: При реакции нерастворимого гидроксида металла с кислотой образуются соль и вода.
Для сокращённого ионного уравнения $Fe(OH)₂ + 2H⁺ = Fe^{2+} + 2H₂O$ возможные соответствующие уравнения:
а) молекулярное: $Fe(OH)₂ + 2HCl = FeCl₂ + 2H₂O$; полное ионное: $Fe(OH)₂ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Fe^{2+} + 2Cl⁻ + 2H₂O$.
б) молекулярное: $Fe(OH)₂ + H₂SO₄ = FeSO₄ + 2H₂O$; полное ионное: $Fe(OH)₂ + 2H⁺ + SO₄^{2-} = Fe^{2+} + SO₄^{2-} + 2H₂O$.
Для сокращённого ионного уравнения $Al(OH)₃ + 3H⁺ = Al^{3+} + 3H₂O$ возможные соответствующие молекулярные уравнения:
а) $Al(OH)₃ + 3HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3H₂O$.
б) $Al(OH)₃ + 3HBr = AlBr₃ + 3H₂O$.

4. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами:

Щёлочь + кислотный оксид = _________ + _________

Дано сокращённое ионное уравнение:

$2 \Box + \text{N}_2\text{O}_5 = 2 \Box^{-} + \Box + \text{\_ \_ \_ \_ \_ \_ \_ \_ }$

Составьте соответствующие молекулярные уравнения:

а) ____________________________________________________________________

б) ____________________________________________________________________

Щёлочи, являясь растворимыми сильными основаниями, реагируют с кислотными оксидами по типу реакции нейтрализации. В результате образуется соль и вода. Общая схема реакции:

Щёлочь + кислотный оксид = соль + вода

В задании дано сокращённое ионное уравнение, в котором одним из реагентов является оксид азота(V) ($N_2O_5$). Это кислотный оксид, которому соответствует азотная кислота ($HNO_3$). Следовательно, в результате реакции будет образовываться соль азотной кислоты — нитрат. В реакцию со стороны щёлочи вступают гидроксид-ионы ($OH^-$). Продуктами реакции являются нитрат-ионы ($NO_3^-$) и вода ($H_2O$).

Заполненное и сбалансированное сокращённое ионное уравнение выглядит так:

$2OH^- + N_2O_5 = 2NO_3^- + H_2O$

На основе этого ионного уравнения составим соответствующие молекулярные уравнения, используя разные щёлочи.

а) В качестве щёлочи можно использовать гидроксид натрия ($NaOH$). Это сильное основание, которое диссоциирует на ионы $Na^+$ и $OH^-$. При реакции с оксидом азота(V) образуется нитрат натрия ($NaNO_3$) и вода. Чтобы уравнять количество атомов азота, перед солью и щёлочью ставим коэффициент 2.

Ответ: $2NaOH + N_2O_5 = 2NaNO_3 + H_2O$

б) В качестве другой щёлочи можно взять гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$). Это сильное основание, диссоциирующее на ион $Ca^{2+}$ и два иона $OH^-$. При реакции с оксидом азота(V) образуется нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$) и вода. В данном случае соотношение реагентов 1:1, так как в одной формульной единице гидроксида кальция содержится два гидроксид-иона, а в оксиде азота(V) — два атома азота, что приводит к образованию двух нитрат-ионов в составе соли.

Ответ: $Ca(OH)_2 + N_2O_5 = Ca(NO_3)_2 + H_2O$