Вариант 2, страница 86 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Гидроксид, растворяющийся в кислотах и щелочах, является амфотерным. Из предложенных металлов амфотерный гидроксид образует алюминий — $Al(OH)_3$. Алюминий и его сплавы широко применяются в авиастроении благодаря их легкости и прочности. Гидроксиды кальция $Ca(OH)_2$ и магния $Mg(OH)_2$ — основания. Гидроксиды железа $Fe(OH)_2$ и $Fe(OH)_3$ имеют характерный цвет (зеленовато-белый и бурый соответственно), а железо — тяжелый металл.

Ответ: б) Al

2. Электронное строение атома $2e^-, 8e^-, 1e^-$ означает, что у атома 3 электронных слоя. На первом слое 2 электрона, на втором — 8, на третьем — 1. Общее число электронов равно $2 + 8 + 1 = 11$. Порядковый номер элемента в Периодической системе равен числу электронов в атоме. Элемент с порядковым номером 11 — это натрий (Na).

Ответ: а) Na

3. Ковалентная полярная связь образуется между атомами разных неметаллов с разной электроотрицательностью.

а) Иодид калия (KI) — ионная связь (металл и неметалл).

б) Магний (Mg) — металлическая связь.

в) Хлор ($Cl_2$) — ковалентная неполярная связь (между одинаковыми атомами).

г) Хлороводород (HCl) — ковалентная полярная связь (между атомами водорода H и хлора Cl).

Ответ: г) хлороводород

4. Растворимость большинства твердых веществ в воде увеличивается при повышении температуры. Растворимость газов в жидкостях, наоборот, понижается с ростом температуры, так как увеличивается кинетическая энергия молекул газа, и они легче покидают раствор. Углекислый газ — газ.

Ответ: а) углекислый газ

5. Водный раствор проводит электрический ток, если вещество является электролитом, то есть диссоциирует на ионы в растворе.

а) Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная кислота, сильный электролит.

б) Этиловый спирт, в) сахар, г) глицерин — органические вещества, молекулярные соединения, не диссоциирующие на ионы в воде (неэлектролиты).

Ответ: а) азотная кислота

6. Сульфат калия ($K_2SO_4$) — сильный электролит, который диссоциирует в водном растворе на ионы калия и сульфат-ионы. Уравнение диссоциации:

$K_2SO_4 \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-}$

Коэффициенты в уравнении: 1 перед $K_2SO_4$, 2 перед $K^+$, 1 перед $SO_4^{2-}$.

Сумма коэффициентов: $1 + 2 + 1 = 4$.

Ответ: б) 4

7. Процесс электролитической диссоциации обратим для слабых электролитов.

а) $Na_2S$ и б) $K_2CO_3$ — соли, сильные электролиты.

г) $HCl$ — сильная кислота, сильный электролит.

в) $H_2CO_3$ (угольная кислота) — слабая кислота, слабый электролит, ее диссоциация является обратимым процессом: $H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$.

Ответ: в) $H_2CO_3$

8. Сокращенное ионное уравнение $Ca^{2+} + 2F^- \rightarrow CaF_2\downarrow$ описывает реакцию между растворимой солью кальция и растворимым фторидом. Для составления молекулярного и полного ионного уравнений можно взять, например, нитрат кальция $Ca(NO_3)_2$ и фторид натрия $NaF$.

а) молекулярное

$Ca(NO_3)_2 + 2NaF \rightarrow CaF_2\downarrow + 2NaNO_3$

б) полное ионное

$Ca^{2+} + 2NO_3^- + 2Na^+ + 2F^- \rightarrow CaF_2\downarrow + 2Na^+ + 2NO_3^-$

Ответ: Молекулярное уравнение: $Ca(NO_3)_2 + 2NaF \rightarrow CaF_2\downarrow + 2NaNO_3$; Полное ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2NO_3^- + 2Na^+ + 2F^- \rightarrow CaF_2\downarrow + 2Na^+ + 2NO_3^-$.

9. Дано:

$m(смеси) = 4,64 \text{ г}$

$смесь: Ca(NO_3)_2 \text{ и } CaCO_3$

$m(нераств. остатка) = 3 \text{ г}$

$m(осадка_2) = 1 \text{ г}$

Найти:

1) Уравнения реакций.

2) $\omega(Ca(NO_3)_2)$ и $\omega(CaCO_3)$ в смеси.

3) Каких ионов больше (Ca²⁺ или NO₃⁻) и во сколько раз.

Решение:

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

При растворении смеси в воде карбонат кальция ($CaCO_3$) не растворяется, а нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$) растворяется. Фильтрат содержит раствор $Ca(NO_3)_2$. При добавлении к нему раствора карбоната натрия ($Na_2CO_3$) происходит реакция ионного обмена с образованием осадка $CaCO_3$.

Молекулярное уравнение:

$Ca(NO_3)_2(aq) + Na_2CO_3(aq) \rightarrow CaCO_3(s)\downarrow + 2NaNO_3(aq)$

Полное ионное уравнение:

$Ca^{2+}(aq) + 2NO_3^-(aq) + 2Na^+(aq) + CO_3^{2-}(aq) \rightarrow CaCO_3(s)\downarrow + 2Na^+(aq) + 2NO_3^-(aq)$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ca^{2+}(aq) + CO_3^{2-}(aq) \rightarrow CaCO_3(s)\downarrow$

Ответ: Уравнения реакции: $Ca(NO_3)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaNO_3$; $Ca^{2+} + 2NO_3^- + 2Na^+ + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2Na^+ + 2NO_3^-$; $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3\downarrow$.

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

Нерастворившийся остаток — это карбонат кальция из исходной смеси.

$m(CaCO_3) = 3 \text{ г}$.

Масса нитрата кальция в исходной смеси:

$m(Ca(NO_3)_2) = m(смеси) - m(CaCO_3) = 4,64 \text{ г} - 3 \text{ г} = 1,64 \text{ г}$.

Массовая доля карбоната кальция:

$\omega(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{m(смеси)} = \frac{3 \text{ г}}{4,64 \text{ г}} \times 100\% \approx 64,7\%$

Массовая доля нитрата кальция:

$\omega(Ca(NO_3)_2) = \frac{m(Ca(NO_3)_2)}{m(смеси)} = \frac{1,64 \text{ г}}{4,64 \text{ г}} \times 100\% \approx 35,3\%$

Ответ: Массовая доля $CaCO_3$ составляет 64,7%, массовая доля $Ca(NO_3)_2$ составляет 35,3%.

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

Найдем количество вещества (моль) каждой соли в исходной смеси. Молярные массы: $M(CaCO_3) = 100 \text{ г/моль}$, $M(Ca(NO_3)_2) = 164 \text{ г/моль}$.

$\nu(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{3 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0,03 \text{ моль}$

$\nu(Ca(NO_3)_2) = \frac{m(Ca(NO_3)_2)}{M(Ca(NO_3)_2)} = \frac{1,64 \text{ г}}{164 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль}$

Теперь найдем количество вещества каждого вида ионов.

В 0,03 моль $CaCO_3$ содержится 0,03 моль ионов $Ca^{2+}$.

В 0,01 моль $Ca(NO_3)_2$ содержится 0,01 моль ионов $Ca^{2+}$ и $2 \times 0,01 = 0,02$ моль ионов $NO_3^-$.

Общее количество ионов кальция:

$\nu(Ca^{2+})_{общ} = 0,03 \text{ моль} + 0,01 \text{ моль} = 0,04 \text{ моль}$

Общее количество нитрат-ионов:

$\nu(NO_3^-)_{общ} = 0,02 \text{ моль}$

Сравнивая количества, видим, что $0,04 \text{ моль} > 0,02 \text{ моль}$, следовательно, ионов кальция больше.

Найдем, во сколько раз их больше:

$\frac{\nu(Ca^{2+})_{общ}}{\nu(NO_3^-)_{общ}} = \frac{0,04 \text{ моль}}{0,02 \text{ моль}} = 2$

Ответ: В исходной смеси больше ионов кальция, в 2 раза.

10. Из предложенных веществ (растворы $HCl, KOH, BaCl_2, Na_2SO_4$) возможны химические реакции ионного обмена, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода). При попарном смешивании возможны следующие реакции:

1. Взаимодействие соляной кислоты и гидроксида калия (реакция нейтрализации):

Молекулярная: $HCl + KOH \rightarrow KCl + H_2O$

Полная ионная: $H^+ + Cl^- + K^+ + OH^- \rightarrow K^+ + Cl^- + H_2O$

Сокращенная ионная: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

2. Взаимодействие хлорида бария и сульфата натрия (образование осадка):

Молекулярная: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$

Полная ионная: $Ba^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращенная ионная: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

3. Взаимодействие гидроксида калия и хлорида бария (образование малорастворимого гидроксида бария):

Молекулярная: $2KOH + BaCl_2 \rightarrow Ba(OH)_2\downarrow + 2KCl$

Полная ионная: $2K^+ + 2OH^- + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow Ba(OH)_2\downarrow + 2K^+ + 2Cl^-$

Сокращенная ионная: $Ba^{2+} + 2OH^- \rightarrow Ba(OH)_2\downarrow$

4. Взаимодействие соляной кислоты и сульфата натрия (образование гидросульфат-иона, характерно для избытка сильной кислоты):

Молекулярная: $HCl + Na_2SO_4 \rightleftharpoons NaHSO_4 + NaCl$

Полная ионная: $H^+ + Cl^- + 2Na^+ + SO_4^{2-} \rightleftharpoons Na^+ + HSO_4^- + Na^+ + Cl^-$

Сокращенная ионная: $H^+ + SO_4^{2-} \rightleftharpoons HSO_4^-$

Ответ: Представлены четыре возможных уравнения реакций в трех формах.