Номер 190, страница 45 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

190. Замените вопросительные знаки на формулы необходимых веществ и расставьте коэффициенты в следующих схемах химических реакций:

a) $N_2O_5 + ? \to HNO_3;$

б) $Fe(OH)_3 + ? \to FeCl_3 + ?;$

в) $? + H_2O \to Ba(OH)_2 + ?;$

г) $? + ? \to CaSO_4 + H_2O;$

д) $K_2O + ? \to KOH;$

е) $? + K \to KOH + ?.$

Приведите сокращённые ионные уравнения соответствующих реакций.

а) В данной схеме кислотный оксид азота(V) ($N_2O_5$) реагирует с неизвестным веществом с образованием азотной кислоты ($HNO_3$). Кислотные оксиды взаимодействуют с водой, образуя соответствующие кислоты. Следовательно, недостающий реагент - это вода ($H_2O$). Уравняем реакцию, поставив коэффициент 2 перед $HNO_3$, чтобы сбалансировать количество атомов азота и водорода.

Молекулярное уравнение: $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$.

Для написания ионного уравнения учтём, что $N_2O_5$ и $H_2O$ — молекулы, а $HNO_3$ — сильная кислота, диссоциирующая в растворе на ионы. Так как в левой части уравнения нет ионов, ионы-наблюдатели отсутствуют.

Сокращённое ионное уравнение: $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2H^+ + 2NO_3^-$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$; сокращённое ионное уравнение: $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2H^+ + 2NO_3^-$.

б) В этой схеме нерастворимое основание, гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$), реагирует с неизвестным веществом, образуя соль хлорид железа(III) ($FeCl_3$) и другое неизвестное вещество. Это реакция нейтрализации. Для получения соли $FeCl_3$ необходимо взять кислоту, содержащую хлорид-ионы, то есть соляную кислоту ($HCl$). Вторым продуктом реакции нейтрализации является вода ($H_2O$). Уравняем реакцию: для 3 атомов хлора в $FeCl_3$ нужно 3 молекулы $HCl$. Это даёт 6 атомов водорода в левой части, поэтому ставим коэффициент 3 перед $H_2O$.

Молекулярное уравнение: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$.

Составляем ионное уравнение. $Fe(OH)_3$ — нерастворимое вещество (осадок), $HCl$ — сильная кислота, $FeCl_3$ — растворимая соль, $H_2O$ — слабый электролит. Ионы хлора ($Cl^-$) являются ионами-наблюдателями и сокращаются.

Полное ионное уравнение: $Fe(OH)_3(s) + 3H^+(aq) + 3Cl^-(aq) \rightarrow Fe^{3+}(aq) + 3Cl^-(aq) + 3H_2O(l)$.

Сокращённое ионное уравнение: $Fe(OH)_3(s) + 3H^+(aq) \rightarrow Fe^{3+}(aq) + 3H_2O(l)$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$; сокращённое ионное уравнение: $Fe(OH)_3(s) + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$.

в) В этой реакции неизвестное вещество реагирует с водой ($H_2O$), образуя гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) и ещё одно вещество. Гидроксид бария — это щёлочь. Щёлочи могут образовываться при реакции активных металлов с водой. В этом случае вторым продуктом будет водород ($H_2$). Значит, исходное вещество — это металлический барий ($Ba$). Уравняем реакцию: для баланса атомов кислорода и водорода ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

Молекулярное уравнение: $Ba + 2H_2O \rightarrow Ba(OH)_2 + H_2\uparrow$.

Для ионного уравнения: $Ba$ — простое вещество (твёрдое), $H_2O$ — слабый электролит, $Ba(OH)_2$ — сильное основание (растворимое), $H_2$ — газ. Ионов-наблюдателей нет.

Сокращённое ионное уравнение: $Ba(s) + 2H_2O(l) \rightarrow Ba^{2+}(aq) + 2OH^-(aq) + H_2(g)$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $Ba + 2H_2O \rightarrow Ba(OH)_2 + H_2\uparrow$; сокращённое ионное уравнение: $Ba(s) + 2H_2O \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^- + H_2\uparrow$.

г) Продуктами реакции являются соль сульфат кальция ($CaSO_4$) и вода ($H_2O$). Такая реакция типична для нейтрализации. Чтобы получить соль $CaSO_4$ и воду, должны прореагировать основание, содержащее кальций, и кислота, содержащая сульфат-ион. Это гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) и серная кислота ($H_2SO_4$). Уравняем реакцию: чтобы сбалансировать атомы водорода и кислорода, ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

Молекулярное уравнение: $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2H_2O$.

Для ионного уравнения: $Ca(OH)_2$ — сильное, но малорастворимое основание (будем считать его диссоциированным в растворе), $H_2SO_4$ — сильная кислота, $CaSO_4$ — нерастворимая соль (осадок), $H_2O$ — слабый электролит. В этой реакции все ионы участвуют в образовании продуктов, поэтому ионов-наблюдателей нет.

Сокращённое ионное уравнение: $Ca^{2+}(aq) + 2OH^-(aq) + 2H^+(aq) + SO_4^{2-}(aq) \rightarrow CaSO_4(s) + 2H_2O(l)$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2H_2O$; сокращённое ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2H_2O$.

д) Основный оксид калия ($K_2O$) реагирует с неизвестным веществом, образуя гидроксид калия ($KOH$). Основные оксиды активных металлов реагируют с водой с образованием соответствующих щелочей. Недостающий реагент — вода ($H_2O$). Уравняем реакцию: для 2 атомов калия в $K_2O$ ставим коэффициент 2 перед $KOH$.

Молекулярное уравнение: $K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$.

Для ионного уравнения: $K_2O$ — ионное соединение (твёрдое), $H_2O$ — слабый электролит, $KOH$ — сильное основание (щёлочь). При реакции оксид-ион ($O^{2-}$) из $K_2O$ взаимодействует с водой, образуя гидроксид-ионы. Ионы калия ($K^+$) не участвуют в химическом превращении, но переходят из твёрдого оксида в раствор. В школьном курсе часто всю реакцию представляют в ионном виде, где ионов-наблюдателей нет.

Сокращённое ионное уравнение: $K_2O(s) + H_2O(l) \rightarrow 2K^+(aq) + 2OH^-(aq)$. (Более строго, чистая ионная реакция: $O^{2-} + H_2O \rightarrow 2OH^-$).

Ответ: Молекулярное уравнение: $K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$; сокращённое ионное уравнение: $K_2O(s) + H_2O \rightarrow 2K^+ + 2OH^-$.

е) В этой реакции активный металл калий ($K$) реагирует с неизвестным веществом с образованием гидроксида калия ($KOH$) и ещё одного продукта. По аналогии с реакцией (в), активные металлы реагируют с водой ($H_2O$) с образованием щёлочи и водорода ($H_2$). Уравняем эту окислительно-восстановительную реакцию. Ставим коэффициент 2 перед $K$, 2 перед $H_2O$ и 2 перед $KOH$ для баланса всех атомов.

Молекулярное уравнение: $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\uparrow$.

Для ионного уравнения: $K$ — простое вещество (твёрдое), $H_2O$ — слабый электролит, $KOH$ — щёлочь, $H_2$ — газ. Ионов-наблюдателей нет.

Сокращённое ионное уравнение: $2K(s) + 2H_2O(l) \rightarrow 2K^+(aq) + 2OH^-(aq) + H_2(g)$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\uparrow$; сокращённое ионное уравнение: $2K(s) + 2H_2O \rightarrow 2K^+ + 2OH^- + H_2\uparrow$.