Номер 1510, страница 238 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1510. Многие химические вещества используются в быту для самых различных целей. У большинства из вас дома имеются: в аптечке — марганцовка, борная кислота, перекись водорода, на даче — аммиачная селитра, медный купорос, на кухне — уксус, питьевая сода. Приведите формулы и химические названия указанных веществ. Что происходит при нагревании каждого из них? Между какими из них возможны химические реакции? Приведите уравнения соответствующих реакций.

Приведите формулы и химические названия указанных веществ.

• Марганцовка — это бытовое название перманганата калия, сильного окислителя. Химическое название: перманганат калия. Формула: $KMnO_4$.
• Борная кислота — слабая неорганическая кислота. Химическое название: ортоборная кислота. Формула: $H_3BO_3$.
• Перекись водорода — простейший представитель пероксидов. Химическое название: пероксид водорода. Формула: $H_2O_2$.
• Аммиачная селитра — распространенное азотное удобрение. Химическое название: нитрат аммония. Формула: $NH_4NO_3$.
• Медный купорос — кристаллогидрат сульфата меди(II), используемый в садоводстве. Химическое название: сульфат меди(II) пентагидрат. Формула: $CuSO_4 \cdot 5H_2O$.
• Уксус — это водный раствор уксусной кислоты. Химическое название активного вещества: уксусная (этановая) кислота. Формула: $CH_3COOH$.
• Питьевая сода — используется в кулинарии и быту. Химическое название: гидрокарбонат натрия. Формула: $NaHCO_3$.

Ответ: Марганцовка – перманганат калия ($KMnO_4$), борная кислота – ортоборная кислота ($H_3BO_3$), перекись водорода – пероксид водорода ($H_2O_2$), аммиачная селитра – нитрат аммония ($NH_4NO_3$), медный купорос – сульфат меди(II) пентагидрат ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$), уксус (уксусная кислота) – $CH_3COOH$, питьевая сода – гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$).

Что происходит при нагревании каждого из них?

• Перманганат калия ($KMnO_4$) при нагревании разлагается с выделением кислорода:

  $2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$

• Борная кислота ($H_3BO_3$) при нагревании теряет воду (дегидратируется), превращаясь сначала в метаборную кислоту ($HBO_2$), а затем в борный ангидрид ($B_2O_3$):

  $2H_3BO_3 \xrightarrow{t} B_2O_3 + 3H_2O\uparrow$

• Пероксид водорода ($H_2O_2$) (особенно его концентрированные растворы) при нагревании разлагается на воду и кислород. Процесс ускоряется катализаторами.

  $2H_2O_2 \xrightarrow{t} 2H_2O + O_2\uparrow$

• Нитрат аммония ($NH_4NO_3$) при умеренном нагревании (до 250 °C) разлагается на оксид азота(I) и воду. При сильном нагреве или детонации разложение идет со взрывом.

  $NH_4NO_3 \xrightarrow{170-250°C} N_2O\uparrow + 2H_2O$

• Медный купорос ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$) при нагревании теряет кристаллизационную воду, превращаясь из синих кристаллов в белый порошок безводного сульфата меди(II).

  $CuSO_4 \cdot 5H_2O \xrightarrow{t>150°C} CuSO_4 + 5H_2O\uparrow$

• Уксусная кислота ($CH_3COOH$) является летучей жидкостью, при нагревании она испаряется (температура кипения 118,1 °C). Термическое разложение происходит при очень высоких температурах.

• Питьевая сода ($NaHCO_3$) при нагревании (уже при 50-100 °C) разлагается на карбонат натрия (кальцинированную соду), воду и углекислый газ.

  $2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + H_2O\uparrow + CO_2\uparrow$

Ответ: При нагревании большинство веществ разлагается ($KMnO_4, H_2O_2, NH_4NO_3, NaHCO_3$), некоторые теряют воду ($H_3BO_3, CuSO_4 \cdot 5H_2O$), а уксусная кислота испаряется.

Между какими из них возможны химические реакции? Приведите уравнения соответствующих реакций.

Между указанными веществами возможны реакции различных типов:

1. Реакция нейтрализации (кислотно-основное взаимодействие). Самая известная реакция такого типа — взаимодействие уксуса и соды с выделением углекислого газа:

   $CH_3COOH + NaHCO_3 \rightarrow CH_3COONa + H_2O + CO_2\uparrow$

   (уксусная кислота + гидрокарбонат натрия → ацетат натрия + вода + углекислый газ)

2. Окислительно-восстановительные реакции. Перманганат калия является сильным окислителем и бурно реагирует с пероксидом водорода. В нейтральной среде образуется бурый осадок диоксида марганца:

   $2KMnO_4 + 3H_2O_2 \rightarrow 2MnO_2\downarrow + 2KOH + 3O_2\uparrow + 2H_2O$

   Если в раствор добавить уксусную кислоту, она создаст слабокислую среду и прореагирует с образующимся гидроксидом калия.

3. Реакции ионного обмена с образованием осадка. При смешивании растворов медного купороса и питьевой соды выпадает осадок основного карбоната меди(II) и выделяется углекислый газ:

   $2CuSO_4 + 4NaHCO_3 \rightarrow (CuOH)_2CO_3\downarrow + 2Na_2SO_4 + 3CO_2\uparrow + H_2O$

   (сульфат меди(II) + гидрокарбонат натрия → гидроксокарбонат меди(II) + сульфат натрия + углекислый газ + вода)

Ответ: Возможны реакции между уксусом и содой ($CH_3COOH + NaHCO_3$), перманганатом калия и перекисью водорода ($2KMnO_4 + 3H_2O_2$), медным купоросом и содой ($2CuSO_4 + 4NaHCO_3$). Уравнения реакций приведены выше.