Номер 9, страница 51 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

Взаимодействие между оксидом меди(II) (CuO) и азотной кислотой (HNO$_3$).

Найти:

Сокращенное ионное уравнение для данной реакции.

Решение:

Для определения сокращенного ионного уравнения необходимо выполнить следующие шаги:

1.Написание молекулярного уравнения реакции:

Оксид меди(II) (CuO) является основным оксидом, а азотная кислота (HNO$_3$) — сильной кислотой. Взаимодействие между ними приводит к образованию соли нитрата меди(II) и воды.

$\text{CuO (s)} + \text{2HNO}_3 \text{ (aq)} \rightarrow \text{Cu(NO}_3\text{)}_2 \text{ (aq)} + \text{H}_2\text{O (l)}$

Убедимся в балансе атомов: по 1 атому Cu с каждой стороны, по 2 атома H с каждой стороны, по 2 атома N с каждой стороны, по 7 атомов O с каждой стороны (1+2*3=7 в реагентах, 2*3+1=7 в продуктах). Уравнение сбалансировано.

2.Написание полного ионного уравнения:

В полном ионном уравнении сильные электролиты (сильные кислоты, растворимые соли, сильные основания) записываются в виде ионов, а слабые электролиты, нерастворимые соединения и газы — в молекулярной форме.

• $\text{CuO}$ — нерастворимый оксид, записывается в молекулярной форме.
• $\text{HNO}_3$ — сильная кислота, диссоциирует на ионы: $\text{H}^+$ и $\text{NO}_3^-$.
• $\text{Cu(NO}_3\text{)}_2$ — растворимая соль (все нитраты растворимы), диссоциирует на ионы: $\text{Cu}^{2+}$ и $\text{NO}_3^-$.
• $\text{H}_2\text{O}$ — слабый электролит, записывается в молекулярной форме.

Таким образом, полное ионное уравнение выглядит так:

$\text{CuO (s)} + \text{2H}^+\text{ (aq)} + \text{2NO}_3^-\text{ (aq)} \rightarrow \text{Cu}^{2+}\text{ (aq)} + \text{2NO}_3^-\text{ (aq)} + \text{H}_2\text{O (l)}$

3.Написание сокращенного ионного уравнения:

Для получения сокращенного ионного уравнения из полного ионного уравнения исключаются "ионы-зрители" — те ионы, которые присутствуют в неизменном виде как в реагентах, так и в продуктах реакции. В данном случае ионами-зрителями являются нитрат-ионы ($\text{NO}_3^-$).

Исключая $\text{2NO}_3^-$ с обеих сторон уравнения, получаем сокращенное ионное уравнение:

$\text{CuO (s)} + \text{2H}^+\text{ (aq)} \rightarrow \text{Cu}^{2+}\text{ (aq)} + \text{H}_2\text{O (l)}$

4.Сравнение с предложенными вариантами:

Сравним полученное сокращенное ионное уравнение с вариантами, представленными в задаче:

• а) $\text{CuO} + \text{2H}^+ + \text{2NO}_3^- \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{2NO}_3^- + \text{2H}_2\text{O}$; (Это полное ионное уравнение с неверным коэффициентом при $\text{H}_2\text{O}$ (должен быть 1, а не 2); не является сокращенным.)
• б) $\text{CuO} + \text{2H}^+ + \text{2NO}_3^- \rightarrow \text{Cu(NO}_3\text{)}_2 + \text{2H}_2\text{O}$; (Это неверное ионное уравнение, так как соль $\text{Cu(NO}_3\text{)}_2$ является растворимой и должна быть записана в ионной форме; также неверный коэффициент при $\text{H}_2\text{O}$.)
• в) $\text{CuO} + \text{2H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{2H}_2\text{O}$; (Это сокращенное ионное уравнение, но с неверным коэффициентом при $\text{H}_2\text{O}$. Правильный коэффициент — 1, а не 2. В таком виде уравнение не сбалансировано по атомам кислорода и водорода.)
• г) $\text{Cu}^{2+} + \text{2H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{H}_2\text{O}$. (Неверные реагенты; исходным веществом является оксид меди (CuO), а не ион $\text{Cu}^{2+}$.)

Из всех предложенных вариантов, вариант **в)** является наиболее близким к правильному сокращенному ионному уравнению по структуре (отсутствие ионов-зрителей, наличие $\text{CuO}$, $\text{H}^+$, $\text{Cu}^{2+}$ и $\text{H}_2\text{O}$). Однако, он содержит ошибку в стехиометрии воды ($\text{2H}_2\text{O}$ вместо $\text{H}_2\text{O}$). При выборе ответа в тестах часто приходится выбирать лучший из предложенных вариантов, даже если он содержит незначительные ошибки.

Ответ:

в) $\text{CuO} + \text{2H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{2H}_2\text{O}$.

(Следует отметить, что правильное сокращенное ионное уравнение: $\text{CuO} + \text{2H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{H}_2\text{O}$.)