Решебник по химии 9 класс Габриелян | Страница 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.