Вариант 4, страница 89 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Соль металла IA группы — это соль щелочного металла (Li, Na, K и т.д.). Среди предложенных вариантов это нитрат калия ($KNO_3$) и сульфат калия ($K_2SO_4$). Кальций ($Ca$) находится в IIA группе. Нитрат калия (калиевая селитра) широко используется и как азотно-калийное удобрение, и как компонент пороха и других взрывчатых смесей. Сульфат калия используется как удобрение, но не в производстве взрывчатых веществ.

Ответ: а) $KNO_3$.

2. Электронное строение 2e⁻, 8e⁻, 5e⁻ означает, что у атома 3 электронных слоя, а на внешнем слое находится 5 электронов. Это соответствует элементу 3-го периода VА группы. Общее число электронов равно $2+8+5=15$, что соответствует порядковому номеру элемента. Элемент с порядковым номером 15 — это фосфор (P).

Ответ: а) P.

3. Металлическая связь характерна для простых веществ — металлов и для сплавов металлов. Бромоводород ($HBr$) и кислород ($O_2$) имеют ковалентную связь. Бромид калия ($KBr$) имеет ионную связь. Сплав золота и меди является смесью металлов, атомы в которой связаны металлической связью.

Ответ: б) сплав золота и меди.

4. Растворимость большинства твердых веществ в воде увеличивается с повышением температуры. Растворимость газов (углекислый газ, хлороводород, кислород), наоборот, уменьшается при нагревании. Нитрат натрия ($NaNO_3$) — твердое вещество, растворимость которого значительно возрастает при повышении температуры.

Ответ: б) нитрат натрия.

5. Электрический ток в водных растворах проводят вещества-электролиты, которые диссоциируют на ионы. К ним относятся кислоты, основания и соли. Этиловый спирт, ацетон и сахар являются органическими веществами, не диссоциирующими в воде (неэлектролиты). Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание (щелочь), которое в воде полностью диссоциирует на ионы $Na^+$ и $OH^-$, обеспечивая проводимость раствора.

Ответ: б) гидроксид натрия.

6. Хлорид алюминия ($AlCl_3$) — растворимая соль, сильный электролит. Уравнение его электролитической диссоциации:

$AlCl_3 \rightarrow Al^{3+} + 3Cl^-$

Коэффициенты в уравнении: 1 перед $AlCl_3$, 1 перед $Al^{3+}$ и 3 перед $Cl^-$. Сумма коэффициентов равна $1 + 1 + 3 = 5$.

Ответ: в) 5.

7. Процесс диссоциации считается необратимым (полным) для сильных электролитов: сильных кислот, сильных оснований (щелочей) и растворимых солей. Из предложенных веществ: $H_2S$ — слабая кислота, $Cu(OH)_2$ — нерастворимое слабое основание, $BaSO_4$ — нерастворимая соль. Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щелочь), его диссоциация в разбавленном водном растворе протекает практически полностью и считается необратимой.

Ответ: в) KOH.

8. Сокращенное ионное уравнение $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$ показывает, что в реакции участвуют ион серебра и хлорид-ион, образуя нерастворимый осадок хлорида серебра(I). Для составления молекулярного и полного ионного уравнений нужно выбрать растворимую соль серебра (например, нитрат серебра $AgNO_3$) и растворимый хлорид (например, хлорид натрия $NaCl$).

а) молекулярное

$AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

б) полное ионное

$Ag^+ + NO_3^- + Na^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow + Na^+ + NO_3^-$

Ответ: Молекулярное уравнение: $AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$. Полное ионное уравнение: $Ag^+ + NO_3^- + Na^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow + Na^+ + NO_3^-$.

9. Дано:

смесь: $BaCl_2$ и $BaSO_4$

$m(\text{смеси}) = 6,49 \text{ г}$

$m(\text{нерастворимого остатка}) = m(BaSO_4) = 2,33 \text{ г}$

$m(\text{осадка } BaCO_3) = 3,94 \text{ г}$

Найти:

1) Уравнения реакций в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах.

2) $\omega(BaCl_2)$ и $\omega(BaSO_4)$ в исходной смеси.

3) Во сколько раз ионов хлора больше, чем ионов бария.

Решение:

1) Составьте уравнения протекающих химических реакций в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах.

При растворении смеси в воде $BaSO_4$ не растворяется, а $BaCl_2$ переходит в раствор. При добавлении к этому раствору (фильтрату) раствора карбоната натрия $Na_2CO_3$ протекает реакция ионного обмена:

Молекулярное уравнение:

$BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2Na^{+} + 2Cl^{-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3\downarrow$

2) По данным эксперимента рассчитайте массовые доли солей в исходной смеси.

Масса сульфата бария в исходной смеси равна массе нерастворимого остатка: $m(BaSO_4) = 2,33 \text{ г}$.

Массу хлорида бария в смеси можно найти двумя способами: вычитанием из общей массы или расчетом по продукту реакции.

Способ 1: $m(BaCl_2) = m(\text{смеси}) - m(BaSO_4) = 6,49 \text{ г} - 2,33 \text{ г} = 4,16 \text{ г}$.

Способ 2 (проверочный):

Молярная масса $BaCO_3$: $M(BaCO_3) = 137 + 12 + 3 \cdot 16 = 197 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $BaCO_3$: $n(BaCO_3) = \frac{m(BaCO_3)}{M(BaCO_3)} = \frac{3,94 \text{ г}}{197 \text{ г/моль}} = 0,02 \text{ моль}$.

По уравнению реакции $n(BaCl_2) = n(BaCO_3) = 0,02 \text{ моль}$.

Молярная масса $BaCl_2$: $M(BaCl_2) = 137 + 2 \cdot 35,5 = 208 \text{ г/моль}$.

Масса $BaCl_2$: $m(BaCl_2) = n(BaCl_2) \cdot M(BaCl_2) = 0,02 \text{ моль} \cdot 208 \text{ г/моль} = 4,16 \text{ г}$.

Результаты совпадают.

Массовая доля $BaCl_2$: $\omega(BaCl_2) = \frac{m(BaCl_2)}{m(\text{смеси})} = \frac{4,16 \text{ г}}{6,49 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 64,1\%$.

Массовая доля $BaSO_4$: $\omega(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{m(\text{смеси})} = \frac{2,33 \text{ г}}{6,49 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 35,9\%$.

3) Каких ионов — хлора или бария — больше в составе исходной смеси и во сколько раз?

Найдем количество вещества (в молях) каждой соли в исходной смеси.

$n(BaCl_2) = 0,02 \text{ моль}$ (из п.2).

Молярная масса $BaSO_4$: $M(BaSO_4) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233 \text{ г/моль}$.

$n(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{M(BaSO_4)} = \frac{2,33 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль}$.

Теперь найдем общее количество ионов бария и хлора.

Ионы бария ($Ba^{2+}$) содержатся в обеих солях:

$n(Ba^{2+}) = n(BaCl_2) + n(BaSO_4) = 0,02 \text{ моль} + 0,01 \text{ моль} = 0,03 \text{ моль}$.

Ионы хлора ($Cl^-$) содержатся только в хлориде бария. Каждая молекула $BaCl_2$ содержит 2 иона хлора:

$n(Cl^{-}) = 2 \cdot n(BaCl_2) = 2 \cdot 0,02 \text{ моль} = 0,04 \text{ моль}$.

Сравнивая количества, видим, что $0,04 \text{ моль} > 0,03 \text{ моль}$, следовательно, ионов хлора больше.

Найдем соотношение: $\frac{n(Cl^{-})}{n(Ba^{2+})} = \frac{0,04 \text{ моль}}{0,03 \text{ моль}} = \frac{4}{3} \approx 1,33$.

Ионов хлора больше, чем ионов бария, примерно в 1,33 раза.

Ответ: 1) Уравнения реакции: $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$; $Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2Na^{+} + 2Cl^{-}$; $Ba^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3\downarrow$. 2) Массовая доля хлорида бария $64,1\%$, сульфата бария $35,9\%$. 3) В исходной смеси больше ионов хлора, чем ионов бария, в $\frac{4}{3}$ раза (или примерно в 1,33 раза).

10. В лаборатории имеются растворы: серная кислота ($H_2SO_4$), гидроксид натрия ($NaOH$), нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$) и хлорид меди(II) ($CuCl_2$). Реакции ионного обмена идут, если образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода). Возможны следующие взаимодействия:

1.Реакция нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия (с образованием средней соли):

Молекулярное: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное: $2H^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

2.Реакция серной кислоты с нитратом бария с образованием осадка сульфата бария:

Молекулярное: $H_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HNO_3$

Полное ионное: $2H^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2NO_3^- \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H^+ + 2NO_3^-$

Сокращенное ионное: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

3.Реакция гидроксида натрия с хлоридом меди(II) с образованием осадка гидроксида меди(II):

Молекулярное: $2NaOH + CuCl_2 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaCl$

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

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

4.Реакция нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия (с образованием кислой соли при недостатке щелочи):

Молекулярное: $H_2SO_4 + NaOH \rightarrow NaHSO_4 + H_2O$

Полное ионное: $2H^+ + SO_4^{2-} + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + HSO_4^- + H_2O$

Сокращенное ионное: $2H^+ + SO_4^{2-} + OH^- \rightarrow HSO_4^- + H_2O$ (или, проще, $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$, так как главная движущая сила - образование воды)

Ответ: Приведены четыре примера реакций с их ионными формами выше.