Номер 717, страница 119 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

717. Укажите верные утверждения:

а) условиями необратимости реакции ионного обмена в водном растворе является только образование осадка и выделение газа;

б) реакции ионного обмена протекают без изменения степени окисления всех химических элементов;

в) реакции между любым сильным основанием и любой сильной кислотой в водном растворе описываются одним и тем же сокращённым ионным уравнением;

г) для некоторых реакций ионного обмена полное и сокращённое ионные уравнения совпадают;

д) взаимодействие соли и кислоты в растворе всегда приводит к новой соли и новой кислоте;

е) при электролитической диссоциации гидрокарбоната калия в водном растворе образуются катионы водорода и поэтому это вещество является кислотой;

ж) при электролитической диссоциации соли в водном растворе могут образоваться гидроксид-ионы;

з) кислотно-основные свойства кислот в водных растворах обусловлены катионами водорода.

а) Утверждение неверно. Условиями необратимости (протекания до конца) реакции ионного обмена в водном растворе являются:

1. Образование осадка (малорастворимого вещества). Пример: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$.

2. Выделение газа. Пример: $2H^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$.

3. Образование слабого электролита, чаще всего воды. Пример: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$.

Поскольку образование слабого электролита также является условием необратимости, утверждение, ограничивающееся только осадком и газом, является неполным и, следовательно, ложным.

Ответ: утверждение неверно.

б) Утверждение верно. Реакции ионного обмена характеризуются тем, что реагенты обмениваются своими ионными составляющими. В ходе таких реакций не происходит передачи или приёма электронов, поэтому степени окисления всех химических элементов, участвующих в реакции, остаются неизменными. Реакции, в которых изменяются степени окисления, называются окислительно-восстановительными.

Ответ: утверждение верно.

в) Утверждение верно. Сильные кислоты (например, $HCl$, $H_2SO_4$, $HNO_3$) и сильные основания (например, $NaOH$, $KOH$, $Ba(OH)_2$) в водном растворе практически полностью диссоциируют на ионы. Реакция между ними (реакция нейтрализации) всегда сводится к взаимодействию ионов водорода $H^+$ и гидроксид-ионов $OH^-$ с образованием молекул воды, которая является слабым электролитом.

Пример 1: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Пример 2: $KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Таким образом, суть реакции всегда одна и та же.

Ответ: утверждение верно.

г) Утверждение верно. Полное и сокращённое ионные уравнения совпадают в том случае, когда в реакции нет так называемых "ионов-наблюдателей" (spectator ions), которые присутствуют в растворе до и после реакции в неизменном виде и сокращаются при переходе от полного ионного уравнения к сокращённому. Это происходит, когда все или большинство реагентов являются слабыми электролитами, нерастворимыми веществами или газами.

Например, реакция между нерастворимым карбонатом и слабой кислотой:

$BaCO_3(тв) + 2CH_3COOH(р-р) \rightarrow Ba(CH_3COO)_2(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г)$

Полное ионное уравнение, учитывая, что $CH_3COOH$ — слабая кислота, а $BaCO_3$ — нерастворимое вещество, выглядит так:

$BaCO_3(тв) + 2CH_3COOH \rightarrow Ba^{2+} + 2CH_3COO^- + H_2O + CO_2\uparrow$

В левой части уравнения нет ионов, которые можно было бы сократить с ионами в правой части. Следовательно, в данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращённым.

Ответ: утверждение верно.

д) Утверждение неверно. Слово "всегда" делает утверждение ложным. Реакция ионного обмена между солью и кислотой протекает только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или более слабая кислота, чем исходная. Если эти условия не выполняются, реакция не идёт.

Например, при смешивании растворов хлорида натрия и азотной кислоты реакция не происходит, так как все возможные продукты ($NaNO_3$ и $HCl$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде.

$NaCl(р-р) + HNO_3(р-р) \nrightarrow$

Ответ: утверждение неверно.

е) Утверждение неверно. Гидрокарбонат калия ($KHCO_3$) — это соль, которая в воде диссоциирует на ионы калия ($K^+$) и гидрокарбонат-ионы ($HCO_3^-$):

$KHCO_3 \rightarrow K^+ + HCO_3^-$

Диссоциация не приводит к образованию катионов водорода. Гидрокарбонат-ион является амфотерным и может вступать в равновесные реакции с водой:

1. Как кислота: $HCO_3^- \rightleftharpoons H^+ + CO_3^{2-} \quad (K_a \approx 4.7 \cdot 10^{-11})$

2. Как основание (гидролиз): $HCO_3^- + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 + OH^- \quad (K_b \approx 2.2 \cdot 10^{-8})$

Поскольку константа основности ($K_b$) больше константы кислотности ($K_a$), в растворе преобладает второй процесс. В результате накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$), и среда становится щелочной, а не кислой.

Ответ: утверждение неверно.

ж) Утверждение верно. Образование гидроксид-ионов ($OH^-$) происходит при гидролизе солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой. Анион слабой кислоты реагирует с водой, отщепляя от неё протон и оставляя гидроксид-ион.

Например, при диссоциации ацетата натрия ($CH_3COONa$) образуется ацетат-ион ($CH_3COO^-$), который гидролизуется:

$CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-$

В результате pH раствора становится больше 7 (среда щелочная).

Ответ: утверждение верно.

з) Утверждение верно. Согласно теории электролитической диссоциации Аррениуса, кислоты — это вещества, которые при диссоциации в водных растворах образуют катионы водорода ($H^+$) в качестве единственного вида катионов. Именно наличие ионов $H^+$ (или, точнее, гидратированных ионов гидроксония $H_3O^+$) определяет общие свойства кислот: кислый вкус, изменение окраски индикаторов, взаимодействие с основаниями, активными металлами и т.д.

Ответ: утверждение верно.

Итого, верными являются утверждения: б, в, г, ж, з.