Решебник по химии 9 класс Габриелян §8

Химические свойства солей как электролитов

Стр. 46

Вопрос

В отличие от свойств кислот и оснований свойства солей зависят как от катиона металла, так и от аниона кислотного остатка. С какими свойствами солей вы познакомились при изучении свойств кислот и щелочей?

При изучении свойств кислот и щелочей я познакомился со следующими свойствами солей. Во-первых, соли могут вступать в реакции с кислотами, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит. Например, при реакции сульфата бария с серной кислотой образуется нерастворимый осадок: (BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl). Во-вторых, соли взаимодействуют со щелочами, если продуктом является нерастворимое основание, например: (Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄). Также я узнал, что соли могут реагировать между собой, если в результате реакции выпадает осадок, как в случае: (BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl). Кроме того, соли могут подвергаться замещению, если металл, вступающий в реакцию, стоит в электрохимическом ряду левее металла, содержащегося в соли, например: (Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu). Таким образом, свойства солей разнообразны и зависят от состава катионов и анионов, входящих в них.

Стр. 46

Лабораторный опыт 29

Поместите в пробирку небольшой кусочек мрамора и добавьте 2—3 мл раствора азотной кислоты. Что наблюдаете? Как можно распознать выделяющийся газ?

При добавлении азотной кислоты к мрамору (а мрамор — это карбонат кальция, CaCO₃), начинается бурная реакция с выделением пузырьков газа. Это углекислый газ (CO₂), который образуется в результате реакции между кислотой и карбонатом. Уравнение реакции:

(CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑)

Наблюдается вспенивание и шипение — признак выделения газа. Чтобы распознать углекислый газ, можно поднести к горлышку пробирки известковую воду (раствор гидроксида кальция). При пропускании CO₂ через известковую воду она мутнеет, так как выпадает осадок карбоната кальция:

(CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O)

Таким образом, выделяющийся газ — это CO₂, и он может быть распознан по помутнению известковой воды.

Стр. 46

Лабораторный опыт 30

Налейте в пробирку 2 мл раствора сульфата железа(III), а затем добавьте в неё 3 мл раствора гидроксида натрия. Что наблюдаете?

При добавлении раствора гидроксида натрия к раствору сульфата железа(III) происходит реакция обмена с образованием бурого осадка гидроксида железа(III):

(Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄)

Наблюдается образование бурого осадка — это характерный цвет нерастворимого Fe(OH)₃. Раствор становится мутным, и на дне образуется осадок. Это подтверждает образование нового вещества — нерастворимого основания.

Стр. 47

Вопрос

1. Запишите молекулярное уравнение реакции между сульфатом магния и фосфатом щелочного металла.

Примером фосфата щелочного металла может быть фосфат калия (K₃PO₄). При взаимодействии сульфата магния с фосфатом калия выпадает осадок фосфата магния:

(3MgSO₄ + 2K₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂↓ + 3K₂SO₄)

В результате реакции образуется нерастворимый белый осадок фосфата магния и растворимая соль — сульфат калия.

2. Запишите молекулярные уравнения реакций, соответствующие двум последним ионным уравнениям.

Ионное уравнение:

Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓

Молекулярное уравнение:

(BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl)

Ионное уравнение:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu↓

Молекулярное уравнение:

(Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓)

В первом случае выпадает белый осадок сульфата бария, во втором — на поверхности цинка выделяется металлическая медь.

Стр. 48

Лабораторный опыт 31

Поместите в пробирку канцелярскую скрепку. Прилейте в пробирку раствор сульфата меди(II) так, чтобы скрепка полностью находилась в растворе. Через некоторое время вы сможете отметить признак протекающей реакции. Какие изменения вы наблюдаете?

Скрепка сделана из железа, а раствор сульфата меди(II) содержит ионы Cu²⁺. В электрохимическом ряду напряжений металлов железо располагается левее меди, поэтому оно вытесняет медь из её соли. Происходит реакция замещения:

(Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓)

Через некоторое время на поверхности скрепки можно наблюдать появление красновато-коричневого налёта — это осевшая металлическая медь. Это и есть признак химической реакции: изменение цвета, появление осадка и замена одного металла другим. Сама скрепка при этом частично растворяется, так как железо переходит в раствор в виде ионов Fe²⁺.

Стр. 48

Проверьте свои знания

1. Какие электролиты называют солями?

Электролиты называют солями, если при их диссоциации в водном растворе образуются положительно заряженные катионы металлов (или аммония NH₄⁺) и отрицательно заряженные анионы кислотных остатков. К солям относятся вещества, в которых атом водорода кислоты замещён на металл или на ион аммония. Соли бывают средними, кислыми и основными в зависимости от числа замещённых ионов водорода или гидроксид-ионов.

2. Охарактеризуйте химические свойства средних солей.

Средние соли участвуют в реакциях обмена с кислотами, щелочами и другими солями, если при этом образуется осадок, газ или слабый электролит. Например, при взаимодействии средней соли с кислотой может выделяться нерастворимое вещество или газ, как в уравнении (CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑). Также средняя соль может реагировать с щелочью с образованием нерастворимого основания: (Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄). Средние соли также реагируют между собой, если в результате реакции образуется осадок, газ или вода, например: (BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl). Эти свойства объясняются ионным обменом между веществами в растворе.

3. Как диссоциируют кислые соли? Запишите уравнения диссоциации сульфата и гидросульфата калия и уравнение реакции превращения кислой соли в среднюю.

Кислые соли при диссоциации в растворе отдают один катион водорода и катион металла. Пример — гидросульфат калия. Уравнение диссоциации сульфата калия (средняя соль):

(K₂SO₄ → 2K⁺ + SO₄²⁻)

Уравнение диссоциации гидросульфата калия (кислая соль):

(KHSO₄ → K⁺ + H⁺ + SO₄²⁻)

Уравнение реакции превращения кислой соли в среднюю:

(KHSO₄ + KOH → K₂SO₄ + H₂O)

В этой реакции катион водорода нейтрализуется щёлочью, и образуется средняя соль и вода.

Стр. 48

Примените свои знания

4. Запишите ионные и молекулярные уравнения получения сульфата магния с использованием соединений разных классов (не менее пяти способов).

Из основного оксида и кислоты:

Молекулярное: (MgO + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O)

Ионное: (MgO + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂O)

Из щёлочи и кислоты:

Молекулярное: (Mg(OH)₂ + H₂SO₄ → MgSO₄ + 2H₂O)

Ионное: (Mg(OH)₂ + 2H⁺ → Mg²⁺ + 2H₂O)

Из металла и кислоты:

Молекулярное: (Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂↑)

Ионное: (Mg + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂↑)

Из соли и кислоты:

Молекулярное: (MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + CO₂↑ + H₂O)

Ионное: (MgCO₃ + 2H⁺ → Mg²⁺ + CO₂↑ + H₂O)

Из взаимодействия двух солей:

Молекулярное: (MgCl₂ + Na₂SO₄ → MgSO₄ + 2NaCl)

Ионное: (Mg²⁺ + SO₄²⁻ → MgSO₄)

5. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) P → P₂O₅ → H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂

б) Zn → ZnCl₂ → Zn(OH)₂ → ZnO → ZnSO₄ → Zn(NO₃)₂

в) Na₂O → NaOH → NaHCO₃ → Na₂CO₃ → Na₂SO₄

Реакции с участием электролитов запишите также и в ионном виде.

а) (4P + 5O₂ → 2P₂O₅)

(P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄)

(2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O)

Ионное: (6H⁺ + 2PO₄³⁻ + 3Ca²⁺ + 6OH⁻ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O)

б) (Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑)

Ионное: (Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂↑)

(ZnCl₂ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓ + 2NaCl)

Ионное: (Zn²⁺ + 2OH⁻ → Zn(OH)₂↓)

(Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O)

(ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O)

Ионное: (ZnO + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂O)

(ZnSO₄ + 2AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2Ag↓)

в) (Na₂O + H₂O → 2NaOH)

(NaOH + CO₂ → NaHCO₃)

(2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O)

(Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O)

Ионное: (CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O)

Эти уравнения показывают цепочку превращений с участием соединений разных классов, при этом большинство реакций — ионно-обменные.

6. Сульфат бария используют в качестве контрастного вещества при рентгеноскопии желудочно-кишечного тракта, в качестве наполнителя при изготовлении бумаги и резины, как пигмент белой краски. Какая масса 20%-ных растворов сульфата натрия и хлорида бария потребуется для получения 93,2 кг сульфата бария?

Реакция:

(BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl)

1 моль BaCl₂ (мол. масса 208 г) + 1 моль Na₂SO₄ (142 г) → 1 моль BaSO₄ (233 г)

Найдём количество вещества BaSO₄:

n(BaSO₄) = 93,2 кг = 93200 г

n = 93200 / 233 ≈ 400 моль

Нужно 400 моль BaCl₂ и 400 моль Na₂SO₄. Рассчитаем массу:

m(BaCl₂) = 400 × 208 = 83200 г = 83,2 кг

m(Na₂SO₄) = 400 × 142 = 56800 г = 56,8 кг

Это масса чистых веществ. Так как растворы 20%-ные:

m_р-ра BaCl₂ = 83,2 кг / 0,20 = 416 кг

m_р-ра Na₂SO₄ = 56,8 кг / 0,20 = 284 кг

Ответ: потребуется 416 кг 20%-ного раствора хлорида бария и 284 кг 20%-ного раствора сульфата натрия.

7. Железную пластинку погрузили в раствор сульфата меди(II), в результате чего её масса увеличилась на 1,3 г. Рассчитайте массу меди, выделившейся на пластинке.

Реакция:

(Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu)

Или ионно:

(Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu)

Масса увеличилась за счёт осаждения меди. Значит, масса выделившейся меди = 1,3 г. Это и есть искомая величина.

Ответ: масса меди, выделившейся на пластинке, равна 1,3 г.

Стр. 49

Используйте дополнительную информацию

8. Подготовьте сообщение об областях применения и свойствах одной из солей: средней (хлорид натрия, карбонат кальция, фосфат кальция), кислой (гидрокарбонат натрия или кальция), основной (малахит). Аргументируйте свой выбор соли.

Сообщение

Фосфат кальция: свойства и применение

Фосфат кальция — это неорганическое соединение, представленное химической формулой Ca₃(PO₄)₂. Он относится к средним солям и представляет собой вещество белого цвета, малорастворимое в воде. Эта соль образуется при взаимодействии фосфорной кислоты с кальцийсодержащими основаниями или солями. В природе фосфат кальция встречается в виде минерала апатита и фосфорита. Одним из его главных свойств является низкая растворимость в воде, благодаря чему он сохраняется в почве и может быть использован растениями постепенно. Это качество делает его особенно ценным в аграрной сфере.

Одной из важнейших областей применения фосфата кальция является сельское хозяйство. Его используют как основную составляющую фосфорных удобрений. Такие удобрения необходимы растениям для развития корневой системы, цветения и созревания плодов. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ и других биологически значимых соединений, поэтому наличие фосфора в почве крайне важно для получения высоких урожаев. Поскольку фосфат кальция плохо растворяется, он используется в виде суперфосфатов, которые получают при обработке фосфатов кислотами, например серной.

Вторая важная область применения — производство кормовых добавок для животных. Фосфат кальция добавляют в комбикорма, поскольку он восполняет потребность в кальции и фосфоре у сельскохозяйственных животных. Эти элементы необходимы для формирования костной ткани, правильной работы мышц и обмена веществ.

Фосфат кальция также применяется в медицине и фармацевтике. Его используют как источник кальция в пищевых добавках, направленных на укрепление костей, профилактику остеопороза и улучшение состояния зубов. Кроме того, он может быть наполнителем в производстве таблеток — инертным веществом, которое делает таблетку прочной и удобной в использовании. Иногда фосфат кальция добавляют в зубные пасты для укрепления эмали.

Ещё одна область использования — пищевая промышленность. Фосфат кальция включается в состав некоторых продуктов как добавка под кодом E341. Он выполняет роль разрыхлителя теста, стабилизатора и источника кальция. Также он может входить в состав детского питания.

Фосфат кальция используется и в химической промышленности, где он служит сырьём для получения фосфорной кислоты, а также при производстве стекла и эмали. Иногда он применяется в качестве материала для керамики и глазурей.

Я выбрала именно фосфат кальция, потому что это вещество играет важную роль сразу в нескольких сферах — от сельского хозяйства и медицины до промышленности и даже быта. Его ценность определяется не только полезными свойствами, но и безопасностью, многофункциональностью и природной доступностью.