Решебник по химии 8 класс Габриелян §21

Вода. Основания

Стр. 89

Вопрос

Гидросфера — водная оболочка Земли, которая включает в себя всю химически несвязанную воду: жидкую, твёрдую, газообразную. Почему химически несвязанную?

Химически несвязанная вода – это вода, которая находится в свободном состоянии в природе: в реках, озёрах, океанах, ледниках, почве и атмосфере. Она может переходить из одного агрегатного состояния в другое (испаряться, замерзать, конденсироваться), не изменяя своей химической структуры.

Химически связанная вода, напротив, входит в состав минералов и соединений, таких как гипс (CaSO₄·2H₂O) или глауберовая соль (Na₂SO₄·10H₂O), и не участвует в круговороте воды в природе, так как удерживается в кристаллической решётке вещества. Именно поэтому гидросфера включает только химически несвязанную воду, способную свободно перемещаться и участвовать в природных процессах.

Стр. 90

Вопрос

А какими химическими свойствами обладает вода?

Вода обладает следующими химическими свойствами:

1. Взаимодействие с оксидами неметаллов – образует кислоты.

(SO₂ + H₂O → H₂SO₃) – сернистая кислота.

(SO₃ + H₂O → H₂SO₄) – серная кислота.

Это свойство объясняет образование кислотных дождей.

2. Взаимодействие с оксидами металлов – образует основания (щёлочи).

(CaO + H₂O → Ca(OH)₂) – гидроксид кальция.

Эта реакция называется гашением извести, продукт – гашёная известь.

3. Диссоциация воды – частично распадается на ионы.

(H₂O ⇄ H⁺ + OH⁻).

Благодаря этому процессу вода может быть средой для кислотно-основных реакций.

4. Гидролиз солей – участвует в реакциях, изменяющих кислотность раствора.

   Например, соль ацетата натрия при растворении в воде образует щелочную среду:

(CH₃COONa + H₂O → CH₃COOH + NaOH).

5. Разложение под действием электричества – электролиз воды.

(2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑).

В результате образуются водород и кислород.

Эти свойства воды делают её универсальным растворителем и важным реагентом в химических процессах.

Стр. 92

Лабораторный опыт 15

Поместите в штатив три пробирки и налейте в них по 2 мл раствора щёлочи. В каждую пробирку добавьте с помощью пипетки по 2–3 капли растворов индикаторов: в первую — лакмуса, во вторую — метилового оранжевого, в третью — фенолфталеина. Как изменилась окраска индикаторов?

Измените условия опыта. С помощью пипетки нанесите каплю щёлочи на полоску универсальной индикаторной бумаги. Определите среду раствора по эталонной шкале.

При добавлении растворов индикаторов в щелочной раствор наблюдаются следующие изменения окраски:

• Лакмус в щелочной среде приобретает синий цвет.

• Метиловый оранжевый в щелочной среде становится жёлтым.

• Фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет.

При изменении условий опыта и нанесении капли щёлочи на универсальную индикаторную бумагу она приобретает синий или фиолетовый оттенок, что указывает на щелочную среду раствора.

Стр. 92

Проверьте свои знания

1. Какие вещества называют основаниями? Перечислите формулы некоторых из них.

Основания – это сложные вещества, состоящие из атома металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-OH). Основания делятся на растворимые (щёлочи) и нерастворимые в воде.

Формулы некоторых оснований

Растворимые (щёлочи): (NaOH), (KOH), (RbOH).

Нерастворимые: (Fe(OH)₂), (Sr(OH)₂), (Cu(OH)₂), (Cr(OH)₃).

2. Как классифицируют основания по растворимости? Из какого источника следует получать данные о ней?

Основания классифицируют по растворимости в воде на две группы:

• Растворимые основания (щёлочи) – образуют растворы с высокой концентрацией гидроксид-ионов и проявляют щелочные свойства. Примеры: (NaOH), (KOH), (Ba(OH)₂).

• Нерастворимые основания – выпадают в осадок при добавлении воды и не образуют значительного количества гидроксид-ионов. Примеры: (Fe(OH)₃), (Cu(OH)₂), (Al(OH)₃).

Данные о растворимости оснований получают из таблицы растворимости, которая содержит информацию о способности соединений растворяться в воде.

Стр. 93

Примените свои знания

3. Массовая доля металла M в основании, формула которого M(OH)₂, равна 80,1 %. Определите, что это за металл.

Массовая доля металла рассчитывается по формуле:

(W(M) = (M(M) / M(M(OH)₂)) × 100 %),

где (M(M)) – молярная масса металла, (M(M(OH)₂)) – молярная масса основания.

Общая молярная масса основания (M(OH)₂):

(M(M(OH)₂) = M(M) + 2 × M(OH) = M(M) + 2 × 17 = M(M) + 34).

Подставляем в уравнение:

(80,1 = (M(M) / (M(M) + 34)) × 100).

Решаем уравнение:

(M(M) / (M(M) + 34) = 0,801).

(M(M) = 0,801 × (M(M) + 34)).

(M(M) = 0,801M(M) + 27,234).

(0,199M(M) = 27,234).

(M(M) ≈ 137).

Металл с молярной массой 137 г/моль – барий (Ba).

Ответ: Металл – барий (Ba).

4. Какое количество вещества составляют 390 г гидроксида кальция?

Количество вещества рассчитывается по формуле:

(n = m / M).

Молярная масса гидроксида кальция (Ca(OH)₂):

(M(Ca(OH)₂) = 40 + 2 × 17 = 74) г/моль.

(n(Ca(OH)₂) = 390 / 74 ≈ 5,27) моль.

Ответ: Количество вещества гидроксида кальция: 5,27 моль.

5. Найдите массу 5 моль гидроксида железа(II) и массу 0,5 моль гидроксида железа(III).

Для гидроксида железа(II) (Fe(OH)₂):

(M(Fe(OH)₂) = 56 + 2 × 17 = 90) г/моль.

(m(Fe(OH)₂) = 5 × 90 = 450) г.

Для гидроксида железа(III) (Fe(OH)₃):

(M(Fe(OH)₃) = 56 + 3 × 17 = 107) г/моль.

(m(Fe(OH)₃) = 0,5 × 107 = 53,5) г.

Ответ:

Масса 5 моль гидроксида железа(II): 450 г.

Масса 0,5 моль гидроксида железа(III): 53,5 г.

6. Запишите уравнения реакций, характеризующих получение гидроксида калия, по следующим схемам: а) K₂O + H₂O → …; б) K + H₂O → … Укажите тип реакций по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции», а также названия соединений.

а) Уравнение реакции:

(K₂O + H₂O → 2KOH).

б) Уравнение реакции:

(2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑).

Тип реакций

Реакция (а) – реакция соединения, так как из двух исходных веществ образуется одно новое соединение.

Реакция (б) – реакция замещения, так как атомы калия замещают атомы водорода в воде.

Названия соединений

(K₂O) – оксид калия.

(H₂O) – вода.

(KOH) – гидроксид калия (щёлочь).

(H₂) – водород (выделяется в виде газа).

Ответ:

а) (K₂O + H₂O → 2KOH) – реакция соединения.

б) (2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑) – реакция замещения.

Стр. 93

Используйте дополнительную информацию

7. Подготовьте сообщение о получении и применении одной из щелочей. Аргументируйте выбор щёлочи.

Сообщение

Гидроксид натрия (NaOH): получение и применение

Гидроксид натрия (NaOH), или каустическая сода, является одной из наиболее широко используемых щелочей в промышленности и быту. Это сильное основание с высокой реакционной способностью, его выбор обусловлен значительным распространением и разнообразием применения.

Получение гидроксида натрия возможно несколькими способами. Основной промышленный метод – электролиз раствора хлорида натрия (NaCl) в воде, в результате которого образуются гидроксид натрия, хлор и водород. Лабораторный метод включает реакцию оксида натрия с водой, приводящую к образованию гидроксида натрия. Также возможна реакция металлического натрия с водой, сопровождающаяся выделением водорода и значительным выделением тепла. В аналитической химии гидроксид натрия получают при щелочном гидролизе солей натрия.

Гидроксид натрия представляет собой белое твёрдое вещество, хорошо растворимое в воде с выделением тепла. Он проявляет сильные щелочные свойства, активно реагируя с кислотами, кислотными оксидами и амфотерными соединениями. Его растворы обладают высокой электропроводностью и применяются в различных химических процессах.

Гидроксид натрия используется в химической промышленности для производства мыла, моющих средств, косметики, бумаги, пластмасс и красителей, а также в нефтепереработке и производстве биотоплива. В медицинской и фармацевтической отрасли его применяют для получения лекарств и антисептических растворов, а также для стерилизации медицинских инструментов. В пищевой промышленности NaOH входит в состав пищевых добавок, используется для обработки какао-бобов, оливок и карамели. В текстильной и кожевенной промышленности его применяют для обработки тканей, отбеливания, окрашивания материалов и удаления волос с шкур животных при производстве кожи. В очистке воды он необходим для нейтрализации кислотных загрязнений и удаления тяжёлых металлов из сточных вод. В быту гидроксид натрия входит в состав средств для прочистки канализации и удаления накипи.

Гидроксид натрия выбран для рассмотрения, поскольку является одной из самых востребованных и универсальных щелочей. Он применяется не только в промышленности, но и в повседневной жизни, что делает его важным соединением в химии, медицине, пищевой индустрии и экологии.