Вариант 1, страница 84 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Оксид металла, который является белым твердым веществом, используется в строительстве и при взаимодействии с водой образует продукт, окрашивающий фенолфталеин в малиновый цвет, — это оксид кальция (CaO), или негашеная известь. Реакция с водой приводит к образованию гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ (гашеной извести).

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Гидроксид кальция является щелочью (растворимым основанием), которая создает в водном растворе щелочную среду. Фенолфталеин в щелочной среде становится малиновым. Оксиды алюминия ($Al_2O_3$) и цинка ($ZnO$) амфотерны и с водой не реагируют. Оксиды железа имеют другой цвет (например, $Fe_2O_3$ — красно-бурый).

Ответ: г) Ca.

2. Электронное строение атома $2e^-, 8e^-, 4e^-$ означает, что на первом энергетическом уровне находится 2 электрона, на втором — 8, на третьем (внешнем) — 4. Общее число электронов в атоме равно $2 + 8 + 4 = 14$. В нейтральном атоме число электронов равно порядковому номеру элемента в Периодической системе. Элемент с порядковым номером 14 — это кремний (Si).

Ответ: б) Si.

3. Ковалентная неполярная связь образуется между атомами одного и того же химического элемента-неметалла. Рассмотрим предложенные вещества:

• а) хлорид натрия (NaCl) — ионная связь (металл и неметалл).
• б) фтор ($F_2$) — ковалентная неполярная связь (между двумя одинаковыми атомами неметалла).
• в) серная кислота ($H_2SO_4$) — ковалентные полярные связи (H–O, S–O).
• г) хлороводород (HCl) — ковалентная полярная связь (между атомами разных неметаллов).

Ответ: б) фтор.

4. Определим растворимость каждого вещества из перечня в воде:

• поваренная соль (NaCl) — растворима.
• серная кислота ($H_2SO_4$) — растворима (смешивается с водой в любых соотношениях).
• сульфат меди(II) ($CuSO_4$) — растворим.
• сахар (сахароза, $C_{12}H_{22}O_{11}$) — растворим.
• мел (карбонат кальция, $CaCO_3$) — нерастворим.
• хлороводород (HCl) — растворим (хорошо растворяется в воде, образуя соляную кислоту).
• сероводород ($H_2S$) — растворим (хотя и ограниченно, но считается растворимым газом).

Таким образом, в воде растворимы 6 веществ из списка.

Ответ: г) 6.

5. Электрический ток проводят водные растворы электролитов — веществ, которые диссоциируют на ионы. Не проводят ток растворы неэлектролитов, которые не распадаются на ионы.

• а) азотная кислота ($HNO_3$) — сильный электролит.
• б) этиловый спирт ($C_2H_5OH$) — неэлектролит, в воде на ионы не диссоциирует.
• в) хлорид натрия (NaCl) — сильный электролит.
• г) гидроксид натрия (NaOH) — сильный электролит.

Ответ: б) этиловый спирт.

6. Фосфат натрия ($Na_3PO_4$) — растворимая соль, сильный электролит. Уравнение его электролитической диссоциации:

$Na_3PO_4 \rightarrow 3Na^+ + PO_4^{3-}$

Коэффициенты в уравнении: 1 перед $Na_3PO_4$, 3 перед $Na^+$, 1 перед $PO_4^{3-}$. Сумма коэффициентов: $1 + 3 + 1 = 5$.

Ответ: в) 5.

7. Сильные электролиты — это сильные кислоты, сильные основания (щелочи) и большинство растворимых солей. Проанализируем ряды:

• а) $Ca(OH)_2$ (сильное основание), $H_2S$ (слабая кислота, слабый электролит), $H_2SO_4$ (сильная кислота).
• б) $H_2CO_3$ (слабая кислота), $KNO_3$ (соль, сильный электролит), $Mg(OH)_2$ (слабое основание, нерастворимое).
• в) $H_3PO_4$ (кислота средней силы, слабый электролит), $NaBr$ (соль, сильный электролит), $KOH$ (сильное основание).
• г) $CuSO_4$ (соль, сильный электролит), $KCl$ (соль, сильный электролит), $Ba(OH)_2$ (сильное основание).

Только в ряду г) все вещества являются сильными электролитами.

Ответ: г) $CuSO_4, KCl, Ba(OH)_2$.

8. Сокращенное ионное уравнение $Ba^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3 \downarrow$ описывает взаимодействие иона бария с карбонат-ионом с образованием нерастворимого осадка карбоната бария. Чтобы составить молекулярное и полное ионное уравнения, нужно подобрать растворимые реагенты, содержащие эти ионы. Например, хлорид бария ($BaCl_2$) и карбонат натрия ($Na_2CO_3$).

а) молекулярное

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

Ответ: Молекулярное уравнение: $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3 \downarrow + 2NaCl$.

б) полное ионное

В полном ионном уравнении сильные растворимые электролиты записываются в виде ионов:

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

Ответ: Полное ионное уравнение: $Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3 \downarrow + 2Na^{+} + 2Cl^{-}$.

9. Дано:

$m_{смеси} = 7,87 \text{ г}$ (смесь NaCl и $CaCO_3$)

$m_{осадка1} = m(CaCO_3) = 2 \text{ г}$

$m_{осадка2} = m(AgCl) = 14,35 \text{ г}$

Найти:

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

2) Массовые доли солей ($\omega(NaCl)$, $\omega(CaCO_3)$) в исходной смеси.

3) Каких ионов (хлора или кальция) больше и во сколько раз.

Решение:

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

При добавлении к смеси воды $CaCO_3$ не растворяется, а NaCl растворяется. Химическая реакция происходит при добавлении раствора нитрата серебра($I$) к фильтрату, содержащему хлорид натрия.

• Молекулярное уравнение:

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

• Полное ионное уравнение:

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

• Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$ (молекулярное); $Na^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgCl \downarrow + Na^+ + NO_3^-$ (полное ионное); $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$ (сокращенное ионное).

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

Масса нерастворившегося остатка — это масса карбоната кальция в смеси: $m(CaCO_3) = 2 \text{ г}$.

Массу хлорида натрия найдем по массе образовавшегося осадка $AgCl$.

Молярная масса $AgCl$: $M(AgCl) = 108 + 35,5 = 143,5 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $AgCl$: $n(AgCl) = \frac{m(AgCl)}{M(AgCl)} = \frac{14,35 \text{ г}}{143,5 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$.

Согласно уравнению реакции, $n(NaCl) = n(AgCl) = 0,1 \text{ моль}$.

Молярная масса $NaCl$: $M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль}$.

Масса $NaCl$ в смеси: $m(NaCl) = n(NaCl) \cdot M(NaCl) = 0,1 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 5,85 \text{ г}$.

(Примечание: сумма масс компонентов $5,85 \text{ г} + 2 \text{ г} = 7,85 \text{ г}$, что немного отличается от исходной массы смеси $7,87 \text{ г}$. Расчет будем вести по исходной массе смеси).

Массовая доля $NaCl$: $\omega(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{m_{смеси}} = \frac{5,85 \text{ г}}{7,87 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 74,33\%$.

Массовая доля $CaCO_3$: $\omega(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{m_{смеси}} = \frac{2 \text{ г}}{7,87 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 25,41\%$.

Ответ: Массовая доля $NaCl$ составляет 74,33%, массовая доля $CaCO_3$ составляет 25,41%.

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

Найдем количество вещества (моль) ионов хлора ($Cl^-$) и ионов кальция ($Ca^{2+}$) в исходной смеси.

Ионы хлора содержатся в $NaCl$. Количество вещества $Cl^-$ равно количеству вещества $NaCl$:

$n(Cl^-) = n(NaCl) = 0,1 \text{ моль}$.

Ионы кальция содержатся в $CaCO_3$. Найдем количество вещества $CaCO_3$:

Молярная масса $CaCO_3$: $M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$.

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{2 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0,02 \text{ моль}$.

Количество вещества $Ca^{2+}$ равно количеству вещества $CaCO_3$:

$n(Ca^{2+}) = n(CaCO_3) = 0,02 \text{ моль}$.

Сравним количество ионов: $n(Cl^-) = 0,1 \text{ моль}$, $n(Ca^{2+}) = 0,02 \text{ моль}$.

Ионов хлора больше. Найдем, во сколько раз:

$\frac{n(Cl^-)}{n(Ca^{2+})} = \frac{0,1 \text{ моль}}{0,02 \text{ моль}} = 5$.

Ответ: В исходной смеси больше ионов хлора, их в 5 раз больше, чем ионов кальция.

10. В лаборатории имеются растворы: $HCl$ (соляная кислота), $NaOH$ (гидроксид натрия), $Na_2S$ (сульфид натрия), $CuSO_4$ (сульфат меди(II)). Рассмотрим возможные реакции при попарном смешивании:

1. $HCl + NaOH$ (реакция нейтрализации, кислота + основание):

• Молекулярное: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$
• Полное ионное: $H^+ + Cl^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$
• Сокращенное ионное: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

2. $2HCl + Na_2S$ (сильная кислота вытесняет слабую из ее соли, выделяется газ):

• Молекулярное: $2HCl + Na_2S \rightarrow 2NaCl + H_2S \uparrow$
• Полное ионное: $2H^+ + 2Cl^- + 2Na^+ + S^{2-} \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2S \uparrow$
• Сокращенное ионное: $2H^+ + S^{2-} \rightarrow H_2S \uparrow$

3. $2NaOH + CuSO_4$ (реакция обмена между щелочью и солью с образованием осадка):

• Молекулярное: $2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
• Полное ионное: $2Na^+ + 2OH^- + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$
• Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

4. $Na_2S + CuSO_4$ (реакция обмена между солями с образованием осадка):

• Молекулярное: $Na_2S + CuSO_4 \rightarrow CuS \downarrow + Na_2SO_4$
• Полное ионное: $2Na^+ + S^{2-} + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow CuS \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$
• Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + S^{2-} \rightarrow CuS \downarrow$

Ответ: Приведены четыре возможных уравнения реакций.