Вот решения задач, оформленные так, чтобы их было удобно переписать в тетрадь школьнику.
***
Задание 9
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктом(ами) их взаимодействия.
РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) \( \text{ZnO} + \text{LiOH}_{\text{(тв.)}} \)
Б) \( \text{Zn(OH)}_2 + \text{LiOH}_{\text{(изб.)}} \rightarrow \)
В) \( \text{Zn} + \text{LiOH}_{\text{(р-р)}} \rightarrow \)
ПРОДУКТ(Ы) ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
1) \( \text{Zn(OH)}_2 + \text{Li}_2\text{O} \)
2) \( \text{Li}_2\text{ZnO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)
3) \( \text{Li}_2[\text{Zn(OH)}_4] + \text{H}_2 \)
4) \( \text{Li}_2\text{ZnO}_2 + \text{H}_2 \)
5) \( \text{Li}_2[\text{Zn(OH)}_4] \)
Решение:
Рассмотрим каждую реакцию:
А) \( \text{ZnO} + \text{LiOH}_{\text{(тв.)}} \)
Оксид цинка \( \text{ZnO} \) является амфотерным оксидом. При сплавлении с щелочью \( \text{LiOH} \) образуется соль цинковой кислоты (цинкат лития) и вода.
\( \text{ZnO} + 2\text{LiOH} \xrightarrow{t} \text{Li}_2\text{ZnO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)
Это соответствует продукту 2.
Б) \( \text{Zn(OH)}_2 + \text{LiOH}_{\text{(изб.)}} \rightarrow \)
Гидроксид цинка \( \text{Zn(OH)}_2 \) является амфотерным гидроксидом. В избытке щелочи \( \text{LiOH} \) он растворяется с образованием комплексной соли (тетрагидроксоцинката лития).
\( \text{Zn(OH)}_2 + 2\text{LiOH} \rightarrow \text{Li}_2[\text{Zn(OH)}_4] \)
Это соответствует продукту 5.
В) \( \text{Zn} + \text{LiOH}_{\text{(р-р)}} \rightarrow \)
Цинк \( \text{Zn} \) является амфотерным металлом. Он реагирует с растворами щелочей с выделением водорода и образованием комплексной соли (тетрагидроксоцинката лития).
\( \text{Zn} + 2\text{LiOH} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Li}_2[\text{Zn(OH)}_4] + \text{H}_2 \)
Это соответствует продукту 3.
Ответ:
***
Задание 10
Установите соответствие между веществом и реагентами, с каждым из которых оно может вступать в реакцию.
ВЕЩЕСТВО
А) \( \text{H}_2 \)
Б) \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) (разб.)
В) \( \text{Al}_2\text{O}_3 \)
РЕАГЕНТЫ
1) \( \text{HNO}_3 \), \( \text{Cu} \)
2) \( \text{SiO}_2 \), \( \text{NaOH} \)
3) \( \text{Mg} \), \( \text{Fe(OH)}_2 \)
4) \( \text{FeO} \), \( \text{N}_2 \)
Решение:
Рассмотрим каждое вещество:
А) \( \text{H}_2 \) (водород)
Водород является восстановителем.
1) \( \text{HNO}_3 \), \( \text{Cu} \): Водород не реагирует с азотной кислотой (обычно) и медью.
2) \( \text{SiO}_2 \), \( \text{NaOH} \): Водород не реагирует с оксидом кремния и гидроксидом натрия.
3) \( \text{Mg} \), \( \text{Fe(OH)}_2 \): Водород не реагирует с магнием и гидроксидом железа(II).
4) \( \text{FeO} \), \( \text{N}_2 \): Водород восстанавливает оксид железа(II) до железа при нагревании: \( \text{FeO} + \text{H}_2 \xrightarrow{t} \text{Fe} + \text{H}_2\text{O} \). Водород реагирует с азотом при высоких температурах и давлении в присутствии катализатора (синтез аммиака): \( \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3 \).
Значит, А - 4.
Б) \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) (разб.) (разбавленная серная кислота)
Разбавленная серная кислота является сильной кислотой.
1) \( \text{HNO}_3 \), \( \text{Cu} \): Разбавленная серная кислота не реагирует с азотной кислотой. С медью разбавленная серная кислота не реагирует, так как медь стоит после водорода в ряду активности металлов.
2) \( \text{SiO}_2 \), \( \text{NaOH} \): Разбавленная серная кислота не реагирует с оксидом кремния (кислотный оксид). С гидроксидом натрия (щелочь) реагирует: \( \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \).
3) \( \text{Mg} \), \( \text{Fe(OH)}_2 \): Разбавленная серная кислота реагирует с магнием (металл до водорода): \( \text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2 \). Разбавленная серная кислота реагирует с гидроксидом железа(II) (основание): \( \text{Fe(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \).
Значит, Б - 3.
В) \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) (оксид алюминия)
Оксид алюминия является амфотерным оксидом. Он реагирует как с кислотами, так и с щелочами.
1) \( \text{HNO}_3 \), \( \text{Cu} \): Оксид алюминия реагирует с азотной кислотой: \( \text{Al}_2\text{O}_3 + 6\text{HNO}_3 \rightarrow 2\text{Al(NO}_3)_3 + 3\text{H}_2\text{O} \). С медью не реагирует.
2) \( \text{SiO}_2 \), \( \text{NaOH} \): Оксид алюминия не реагирует с оксидом кремния (оба кислотные оксиды, но \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) амфотерный). Оксид алюминия реагирует с гидроксидом натрия (щелочь): \( \text{Al}_2\text{O}_3 + 2\text{NaOH} + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Na}[\text{Al(OH)}_4] \) (в растворе) или \( \text{Al}_2\text{O}_3 + 2\text{NaOH} \xrightarrow{t} 2\text{NaAlO}_2 + \text{H}_2\text{O} \) (при сплавлении).
Значит, В - 2.
Ответ:
***
Задание 11
Из предложенного перечня выберите две эндотермические реакции.
1) разложение гидроксида меди(II)
2) взаимодействие фосфора и кислорода
3) разложение карбоната кальция
4) взаимодействие оксида кальция и соляной кислоты
5) взаимодействие воды и оксида фосфора(V)
Решение:
Эндотермические реакции - это реакции, которые протекают с поглощением теплоты из окружающей среды. Обычно это реакции разложения или некоторые реакции образования. Экзотермические реакции - это реакции, которые протекают с выделением теплоты.
Рассмотрим каждую реакцию:
1) Разложение гидроксида меди(II):
\( \text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{t} \text{CuO} + \text{H}_2\text{O} \)
Эта реакция требует нагревания, то есть поглощает теплоту. Это эндотермическая реакция.
2) Взаимодействие фосфора и кислорода:
\( 4\text{P} + 5\text{O}_2 \rightarrow 2\text{P}_2\text{O}_5 \) (для белого фосфора)
Эта реакция горения, она протекает с выделением большого количества теплоты. Это экзотермическая реакция.
3) Разложение карбоната кальция:
\( \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t} \text{CaO} + \text{CO}_2 \)
Эта реакция требует сильного нагревания (прокаливания), то есть поглощает теплоту. Это эндотермическая реакция.
4) Взаимодействие оксида кальция и соляной кислоты:
\( \text{CaO} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} \)
Эта реакция нейтрализации (основный оксид + кислота), обычно протекает с выделением теплоты. Это экзотермическая реакция.
5) Взаимодействие воды и оксида фосфора(V):
\( \text{P}_2\text{O}_5 + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{H}_3\text{PO}_4 \)
Эта реакция протекает с выделением теплоты. Это экзотермическая реакция.
Таким образом, эндотермическими являются реакции 1 и 3.
Ответ:
***
Задание 12
Установите соответствие между реагирующими веществами и признаком протекающей между ними реакции.
РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) \( \text{Cu(NO}_3)_2 \) и \( \text{NaOH} \)
Б) \( \text{AgNO}_3 \) и \( \text{Na}_3\text{PO}_4 \)
В) \( \text{Cu} \) и \( \text{HNO}_3 \) (конц.)
ПРИЗНАК РЕАКЦИИ
1) выпадение жёлтого осадка
2) выпадение голубого осадка
3) выделение бесцветного газа
4) выделение бурого газа
Решение:
Рассмотрим каждую реакцию:
А) \( \text{Cu(NO}_3)_2 \) и \( \text{NaOH} \)
Это реакция обмена между нитратом меди(II) и гидроксидом натрия.
\( \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaNO}_3 \)
Образуется гидроксид меди(II) \( \text{Cu(OH)}_2 \), который представляет собой голубой осадок.
Значит, А - 2.
Б) \( \text{AgNO}_3 \) и \( \text{Na}_3\text{PO}_4 \)
Это реакция обмена между нитратом серебра и фосфатом натрия.
\( 3\text{AgNO}_3 + \text{Na}_3\text{PO}_4 \rightarrow \text{Ag}_3\text{PO}_4 \downarrow + 3\text{NaNO}_3 \)
Образуется фосфат серебра \( \text{Ag}_3\text{PO}_4 \), который представляет собой жёлтый осадок.
Значит, Б - 1.
В) \( \text{Cu} \) и \( \text{HNO}_3 \) (конц.)
Это окислительно-восстановительная реакция между медью и концентрированной азотной кислотой.
\( \text{Cu} + 4\text{HNO}_3 \text{(конц.)} \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O} \)
Выделяется газ диоксид азота \( \text{NO}_2 \), который имеет бурый цвет.
Значит, В - 4.
Ответ:
***
Задание 13
При полной диссоциации 1 моль каких двух из представленных веществ образуется 2 моль катионов?
1) гидроксид меди(II)
2) нитрат кальция
3) хлорид железа(II)
4) сульфат железа(III)
5) карбонат аммония
Решение:
Рассмотрим диссоциацию каждого вещества:
1) Гидроксид меди(II) \( \text{Cu(OH)}_2 \)
Это нерастворимое основание, которое практически не диссоциирует в воде. Если бы оно диссоциировало, то дало бы 1 моль катионов \( \text{Cu}^{2+} \).
\( \text{Cu(OH)}_2 \rightleftharpoons \text{Cu}^{2+} + 2\text{OH}^- \)
Образуется 1 моль катионов.
2) Нитрат кальция \( \text{Ca(NO}_3)_2 \)
Это растворимая соль, диссоциирует полностью.
\( \text{Ca(NO}_3)_2 \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{NO}_3^- \)
Из 1 моль \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) образуется 1 моль катионов \( \text{Ca}^{2+} \).
3) Хлорид железа(II) \( \text{FeCl}_2 \)
Это растворимая соль, диссоциирует полностью.
\( \text{FeCl}_2 \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\text{Cl}^- \)
Из 1 моль \( \text{FeCl}_2 \) образуется 1 моль катионов \( \text{Fe}^{2+} \).
4) Сульфат железа(III) \( \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 \)
Это растворимая соль, диссоциирует полностью.
\( \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 \rightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} \)
Из 1 моль \( \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 \) образуется 2 моль катионов \( \text{Fe}^{3+} \).
5) Карбонат аммония \( (\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \)
Это растворимая соль, диссоциирует полностью.
\( (\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{NH}_4^+ + \text{CO}_3^{2-} \)
Из 1 моль \( (\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \) образуется 2 моль катионов \( \text{NH}_4^+ \).
Таким образом, 2 моль катионов образуется при диссоциации 1 моль сульфата железа(III) и 1 моль карбоната аммония.
Ответ:
***
Задание 14
Выберите два исходных вещества, взаимодействию которых соответствует сокращённое ионное уравнение реакции:
\( 2\text{H}^+ + \text{S}^{2-} = \text{H}_2\text{S} \)
1) \( \text{Na}_2\text{S} \)
2) \( \text{H}_2\text{SiO}_3 \)
3) \( \text{ZnS} \)
4) \( \text{HF} \)
5) \( \text{S} \)
6) \( \text{HBr} \)
Решение:
Сокращённое ионное уравнение \( 2\text{H}^+ + \text{S}^{2-} = \text{H}_2\text{S} \) описывает образование сероводорода \( \text{H}_2\text{S} \) из ионов водорода \( \text{H}^+ \) и сульфид-ионов \( \text{S}^{2-} \). Это означает, что нам нужно выбрать кислоту (источник \( \text{H}^+ \)) и растворимый сульфид (источник \( \text{S}^{2-} \)).
Рассмотрим предложенные вещества:
Источники \( \text{H}^+ \):
4) \( \text{HF} \) (фтороводородная кислота) - слабая кислота, но может быть источником \( \text{H}^+ \).
6) \( \text{HBr} \) (бромоводородная кислота) - сильная кислота, хороший источник \( \text{H}^+ \).
Источники \( \text{S}^{2-} \):
1) \( \text{Na}_2\text{S} \) (сульфид натрия) - растворимая соль, диссоциирует с образованием \( \text{S}^{2-} \).
2) \( \text{H}_2\text{SiO}_3 \) (кремниевая кислота) - не является источником \( \text{S}^{2-} \).
3) \( \text{ZnS} \) (сульфид цинка) - нерастворимая соль, плохо диссоциирует, не является хорошим источником \( \text{S}^{2-} \) для данной реакции.
5) \( \text{S} \) (сера) - простое вещество, не является источником \( \text{S}^{2-} \).
Таким образом, нам нужны сильная кислота и растворимый сульфид.
Подходят \( \text{Na}_2\text{S} \) (1) и \( \text{HBr} \) (6).
Реакция: \( \text{Na}_2\text{S} + 2\text{HBr} \rightarrow 2\text{NaBr} + \text{H}_2\text{S} \uparrow \)
Полное ионное уравнение: \( 2\text{Na}^+ + \text{S}^{2-} + 2\text{H}^+ + 2\text{Br}^- \rightarrow 2\text{Na}^+ + 2\text{Br}^- + \text{H}_2\text{S} \uparrow \)
Сокращенное ионное уравнение: \( \text{S}^{2-} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{H}_2\text{S} \uparrow \)
Также можно использовать \( \text{HF} \) (4), но \( \text{HBr} \) является более типичным примером сильной кислоты для таких реакций. Однако, поскольку требуется выбрать два вещества, и \( \text{HF} \) является кислотой, а \( \text{Na}_2\text{S} \) - растворимым сульфидом, то комбинация \( \text{Na}_2\text{S} \) и \( \text{HF} \) также возможна.
\( \text{Na}_2\text{S} + 2\text{HF} \rightarrow 2\text{NaF} + \text{H}_2\text{S} \uparrow \)
В данном случае, если выбирать из предложенных вариантов, то \( \text{Na}_2\text{S} \) (1) и \( \text{HBr} \) (6) являются наиболее очевидным выбором. Если бы был вариант с сильной кислотой, например \( \text{HCl} \), то он был бы предпочтительнее \( \text{HF} \). Но так как \( \text{HF} \) - это кислота, а \( \text{Na}_2\text{S} \) - растворимый сульфид, то они подходят.
Ответ:
(или 1 и 4, если считать HF достаточным источником H+ для образования H2S)
В школьной практике чаще всего для получения \( \text{H}_2\text{S} \) используют сильные кислоты, такие как \( \text{HCl} \) или \( \text{HBr} \).
***
Задание 15
Установите соответствие между схемой процесса, происходящего в окислительно-восстановительной реакции, и названием этого процесса.
СХЕМА ПРОЦЕССА
А) \( \text{N}^0 \rightarrow 2\text{N}^{-3} \)
Б) \( \text{Cu}^{+1} \rightarrow \text{Cu}^{+2} \)
В) \( \text{C}^{+2} \rightarrow \text{C}^0 \)
НАЗВАНИЕ ПРОЦЕССА
1) окисление
2) восстановление
Решение:
Окисление - это процесс отдачи электронов, при котором степень окисления элемента повышается.
Восстановление - это процесс принятия электронов, при котором степень окисления элемента понижается.
Рассмотрим каждую схему процесса:
А) \( \text{N}^0 \rightarrow 2\text{N}^{-3} \)
Здесь атом азота \( \text{N} \) со степенью окисления 0 переходит в ион азота \( \text{N} \) со степенью окисления -3.
\( \text{N}^0 + 3\text{e}^- \rightarrow \text{N}^{-3} \)
Степень окисления понижается (от 0 до -3), значит, это процесс принятия электронов. Это восстановление.
Значит, А - 2.
Б) \( \text{Cu}^{+1} \rightarrow \text{Cu}^{+2} \)
Здесь ион меди \( \text{Cu} \) со степенью окисления +1 переходит в ион меди \( \text{Cu} \) со степенью окисления +2.
\( \text{Cu}^{+1} - \text{e}^- \rightarrow \text{Cu}^{+2} \)
Степень окисления повышается (от +1 до +2), значит, это процесс отдачи электронов. Это окисление.
Значит, Б - 1.
В) \( \text{C}^{+2} \rightarrow \text{C}^0 \)
Здесь атом углерода \( \text{C} \) со степенью окисления +2 переходит в атом углерода \( \text{C} \) со степенью окисления 0.
\( \text{C}^{+2} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{C}^0 \)
Степень окисления понижается (от +2 до 0), значит, это процесс принятия электронов. Это восстановление.
Значит, В - 2.
Ответ:
