Номер 1, страница 15 - гдз по химии 11 класс тетрадь для практических работ Сечко

Задание 1. Реакция среды водных растворов электролитов

Результаты исследования:

1. Составьте уравнения электролитической диссоциации соответствующих электролитов.

Уксусная кислота: $CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$

Известковая вода (гидроксид кальция): $Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^-$

Ответ: Уравнения диссоциации составлены выше.

2. Сделайте вывод. Объясните причины зависимости водородного показателя pH от природы растворенного вещества.

Вывод: Водородный показатель pH водного раствора зависит от природы растворенного вещества, а именно от его способности диссоциировать с образованием ионов водорода ($H^+$) или гидроксид-ионов ($OH^-$).

Причина: Уксусная кислота является слабой кислотой, которая в водном растворе лишь частично диссоциирует на ионы, образуя небольшое количество ионов $H^+$, что приводит к кислой среде (pH < 7). Известковая вода, представляющая собой раствор сильного основания гидроксида кальция, полностью диссоциирует в воде, образуя значительное количество гидроксид-ионов $OH^-$, что приводит к щелочной среде (pH > 7).

Ответ: Вывод и объяснение приведены выше.

Задание 2. Докажите, что кислую и щелочную среду соответственно имеют растворы хлорида меди(II) и карбоната калия.

Результаты исследования:

1. Составьте уравнения реакций гидролиза в молекулярном и сокращенном ионном виде.

Хлорид меди(II) ($CuCl_2$): Соль образована катионом слабого основания ($Cu(OH)_2$) и анионом сильной кислоты ($HCl$). Гидролиз протекает по катиону:

Молекулярное: $CuCl_2 + H_2O \rightleftharpoons CuOHCl + HCl$

Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + H_2O \rightleftharpoons CuOH^+ + H^+$

Карбонат калия ($K_2CO_3$): Соль образована катионом сильного основания ($KOH$) и анионом слабой кислоты ($H_2CO_3$). Гидролиз протекает по аниону:

Молекулярное: $K_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons KHCO_3 + KOH$

Сокращенное ионное: $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

Ответ: Уравнения реакций гидролиза составлены выше.

2. Сделайте вывод о протекании реакций гидролиза солей.

Вывод: Среда водных растворов солей определяется реакциями гидролиза. Соли, образованные катионом слабого основания и анионом сильной кислоты (например, $CuCl_2$), гидролизуются по катиону, что приводит к увеличению концентрации ионов $H^+$ и, как следствие, к кислой реакции среды. Соли, образованные катионом сильного основания и анионом слабой кислоты (например, $K_2CO_3$), гидролизуются по аниону, что приводит к увеличению концентрации ионов $OH^-$ и, как следствие, к щелочной реакции среды.

Ответ: Вывод о протекании реакций гидролиза солей приведен выше.

Задание 3. Реакции водных растворов электролитов

Результаты исследования:

1. Составьте уравнения химических реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

a) Реакция между сульфатом меди(II) и гидроксидом натрия:

Молекулярное: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное: $Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

b) Реакция между карбонатом калия и серной кислотой:

Молекулярное: $K_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Полное ионное: $2K^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-} + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

Укажите, какие ионы не принимают участия в реакции между растворами:

a) Ионы $Na^+$ и $SO_4^{2-}$ не принимают участия в реакции.

b) Ионы $K^+$ и $SO_4^{2-}$ не принимают участия в реакции.

Ответ: Уравнения реакций и список ионов, не принимающих участия, представлены выше.

2. Сделайте вывод о свойствах электролитов с учетом результатов исследования.

Вывод: Реакции обмена между электролитами в растворах протекают до конца (т.е., практически необратимо), если в результате реакции образуется: а) нерастворимое вещество (осадок), b) газообразное вещество, c) малодиссоциирующее вещество (например, вода). В рассмотренных случаях образуются гидроксид меди(II) (осадок) и углекислый газ (газ), что подтверждает необратимость этих реакций.

Ответ: Вывод о свойствах электролитов приведен выше.

Задание 4. Используя выданные реактивы, проведите эксперимент, доказывающий, что в растворе не могут одновременно находиться ионы $Al^{3+}$ и $CO_3^{2-}$.

Признаки химической реакции: При смешивании растворов хлорида алюминия и карбоната натрия наблюдается образование белого хлопьевидного осадка и бурное выделение бесцветного газа.

1. Составьте уравнение химической реакции в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное: $2AlCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 6NaCl + 3CO_2 \uparrow$

Полное ионное: $2Al^{3+} + 6Cl^- + 6Na^+ + 3CO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 6Na^+ + 6Cl^- + 3CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное: $2Al^{3+} + 3CO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3CO_2 \uparrow$

Ответ: Уравнения реакции представлены выше.

2. Сделайте вывод. Объясните причину появления соответствующих продуктов реакции.

Вывод: Ионы $Al^{3+}$ и $CO_3^{2-}$ не могут одновременно существовать в значительном количестве в водном растворе, так как они вступают в реакцию взаимного усиления гидролиза.

Причина: Ион $Al^{3+}$ является катионом, образованным очень слабым амфотерным основанием ($Al(OH)_3$), и гидролизуется по реакции $Al^{3+} + 3H_2O \rightleftharpoons Al(OH)_3 + 3H^+$. Ион $CO_3^{2-}$ является анионом слабой и неустойчивой кислоты ($H_2CO_3$), и гидролизуется по реакции $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$. При смешивании растворов ионы $H^+$, образующиеся при гидролизе $Al^{3+}$, реагируют с ионами $OH^-$, образующимися при гидролизе $CO_3^{2-}$, нейтрализуя друг друга и образуя воду. Это смещает равновесие гидролиза обоих ионов практически полностью вправо. В результате образуется нерастворимый гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ (осадок) и выделяется углекислый газ $CO_2$ (продукт разложения угольной кислоты, образовавшейся при протонировании карбонат-иона).

Ответ: Вывод и объяснение приведены выше.