Номер 3, страница 33 - гдз по химии 8 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Власовец

Для решения задачи необходимо определить, какие из предложенных веществ способны реагировать с серной кислотой ($\text{H}_2\text{SO}_4$). Серная кислота является сильной кислотой и вступает в реакции со следующими классами веществ:

• Основными оксидами;
• Амфотерными оксидами;
• Активными металлами (до водорода в ряду активности, с некоторыми особенностями для концентрированной кислоты);
• Основаниями (реакции нейтрализации);
• Солями (если в результате реакции образуется осадок, газ или слабодиссоциирующее вещество);
• Некоторые неметаллы и их соединения (в окислительно-восстановительных реакциях, особенно с концентрированной кислотой);
• Кислотно-основные индикаторы (изменение цвета).

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

а) $\text{CuO}$, лакмус, $\text{HNO}_3$;

Решение:

• Медный(II) оксид ($\text{CuO}$) — это основной оксид, который реагирует с серной кислотой с образованием соли и воды:

  $ \text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O} $

• Лакмус — это кислотно-основной индикатор. В присутствии серной кислоты (кислой среды) лакмус меняет свой цвет с синего на красный. Это химический процесс (протонирование молекулы индикатора), приводящий к изменению цвета.

• Азотная кислота ($\text{HNO}_3$) — это другая сильная кислота. Кислоты, как правило, не реагируют друг с другом в смысле образования новых веществ в стандартной кислотно-основной реакции. Поэтому $\text{HNO}_3$ не реагирует с $\text{H}_2\text{SO}_4$.

Ответ: В данном ряду не все вещества реагируют с серной кислотой ( $\text{HNO}_3$ не реагирует).

б) $\text{Fe}_2\text{O}_3$, $\text{Ca}$, метилоранж;

Решение:

• Оксид железа(III) ($\text{Fe}_2\text{O}_3$) — это амфотерный оксид, проявляющий основные свойства в реакции с сильными кислотами. Он реагирует с серной кислотой:

  $ \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2\text{O} $

• Кальций ($\text{Ca}$) — это активный металл (стоит до водорода в электрохимическом ряду напряжений металлов). Он реагирует с разбавленной серной кислотой с образованием сульфата кальция и водорода. Хотя сульфат кальция ($\text{CaSO}_4$) малорастворим и может частично пассивировать поверхность металла, реакция начинается и протекает:

  $ \text{Ca} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CaSO}_4 \downarrow + \text{H}_2 \uparrow $

• Метилоранж — это кислотно-основной индикатор. В кислой среде (в присутствии серной кислоты) метилоранж меняет свой цвет с желтого на красный. Это изменение цвета является следствием химического взаимодействия (протонирования) молекулы индикатора.

Ответ: Все вещества в данном ряду реагируют (или химически взаимодействуют) с серной кислотой.

в) $\text{Zn}$, $\text{CaO}$, $\text{P}_2\text{O}_5$;

Решение:

• Цинк ($\text{Zn}$) — это металл, стоящий до водорода в ряду активности. Он реагирует с разбавленной серной кислотой:

  $ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow $

• Оксид кальция ($\text{CaO}$) — это основной оксид. Он реагирует с серной кислотой с образованием соли и воды:

  $ \text{CaO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CaSO}_4 + \text{H}_2\text{O} $

• Оксид фосфора(V) ($\text{P}_2\text{O}_5$) — это кислотный оксид. Кислотные оксиды реагируют с водой, образуя кислоты, и с основаниями/основными оксидами, образуя соли. Однако кислотные оксиды не реагируют с кислотами. Таким образом, $\text{P}_2\text{O}_5$ не реагирует с $\text{H}_2\text{SO}_4$.

Ответ: В данном ряду не все вещества реагируют с серной кислотой ($\text{P}_2\text{O}_5$ не реагирует).

г) $\text{Al}$, $\text{BaO}$, $\text{CuSO}_4$.

Решение:

• Алюминий ($\text{Al}$) — это активный металл. Он реагирует с разбавленной серной кислотой. С концентрированной серной кислотой алюминий пассивируется.

  $ 2\text{Al} + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \text{ (разб.)} \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2 \uparrow $

• Оксид бария ($\text{BaO}$) — это основной оксид. Он реагирует с серной кислотой с образованием нерастворимого сульфата бария:

  $ \text{BaO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + \text{H}_2\text{O} $

• Сульфат меди(II) ($\text{CuSO}_4$) — это соль. Соли реагируют с кислотами, если образуется осадок, газ или слабодиссоциирующее вещество (например, слабая кислота). В реакции $\text{CuSO}_4$ с $\text{H}_2\text{SO}_4$ не образуется ни осадка, ни газа, ни слабой кислоты (обе исходные вещества — сильные электролиты). Таким образом, $\text{CuSO}_4$ не реагирует с $\text{H}_2\text{SO}_4$.

Ответ: В данном ряду не все вещества реагируют с серной кислотой ($\text{CuSO}_4$ не реагирует).

Исходя из анализа, ряд, в котором все вещества реагируют или химически взаимодействуют с серной кислотой, — это вариант б).