ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 38 Вопрос 2 Базовый Уровень Габриелян — Подробные Ответы

Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций, о которых говорилось во второй части параграфа, — между гидроксидом меди (II) и соляной кислотой, между гидроксидом меди (II) и азотной кислотой. В чём суть обеих реакций?

\(\text{Cu(OH)}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CuCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}\)

\(\text{Cu(OH)}_2 + 2\text{H}^+ + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2\text{Cl}^- + 2\text{H}_2\text{O}\)

\(\text{Cu(OH)}_2 + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}\)

\(\text{Cu(OH)}_2 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\text{H}_2\text{O}\)

\(\text{Cu(OH)}_2 + 2\text{H}^+ + 2\text{NO}_3^- \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2\text{NO}_3^- + 2\text{H}_2\text{O}\)

\(\text{Cu(OH)}_2 + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}\)

В обеих реакциях гидроксид меди растворяется в кислотах, образуя воду как слабый электролит. Это обеспечивает протекание реакции обмена до конца.

Общее понимание реакций кислот с гидроксидами

Эти реакции являются классическими примерами реакций нейтрализации, которые относятся к типу реакций обмена. В таких реакциях кислота (донор протонов \(\text{H}^+\)) взаимодействует с основанием (акцептором протонов или источником гидроксид-ионов \(\text{OH}^-\)), образуя соль и воду.

Свойства реагентов

1. Гидроксид меди (II) (\(\text{Cu(OH)}_2\)):
— Это нерастворимое основание. Его нерастворимость означает, что в водном растворе он не диссоциирует на ионы в значительной степени, а существует в виде твердых молекул (или точнее, ионной решетки). Именно поэтому в полном ионном уравнении \(\text{Cu(OH)}_2\) записывается как целая молекула, а не как отдельные ионы \(\text{Cu}^{2+}\) и \(\text{OH}^-\).
— Визуально \(\text{Cu(OH)}_2\) представляет собой голубой осадок.
— Как основание, он способен принимать протоны (\(\text{H}^+\)) или, что эквивалентно, реагировать с ними.

2. Соляная кислота (\(\text{HCl}\)) и Азотная кислота (\(\text{HNO}_3\)):
— Обе эти кислоты являются сильными кислотами. Это означает, что при растворении в воде они практически полностью диссоциируют на ионы. Например, \(\text{HCl}\) диссоциирует на \(\text{H}^+\) и \(\text{Cl}^-\), а \(\text{HNO}_3\) — на \(\text{H}^+\) и \(\text{NO}_3^-\).
— Именно наличие свободных ионов \(\text{H}^+\) в растворе делает их кислотами и позволяет им вступать в реакции нейтрализации.

Детальный разбор реакций

Рассмотрим каждую реакцию, акцентируя внимание на том, что происходит на ионном уровне.

1. Реакция гидроксида меди (II) с соляной кислотой (\(\text{HCl}\))

Молекулярное уравнение:
\(
\text{Cu(OH)}_2 (тв) + 2\text{HCl} (р-р) \rightarrow \text{CuCl}_2 (р-р) + 2\text{H}_2\text{O} (ж)
\)
— Что видим: Голубой осадок \(\text{Cu(OH)}_2\) исчезает, и образуется прозрачный голубой раствор \(\text{CuCl}_2\).

Полное ионное уравнение:
\(
\text{Cu(OH)}_2 (тв) + 2\text{H}^+ (р-р) + 2\text{Cl}^- (р-р) \rightarrow \text{Cu}^{2+} (р-р) +\)
\(+ 2\text{Cl}^- (р-р) + 2\text{H}_2\text{O} (ж)
\)
— Почему \(\text{Cu(OH)}_2\) не диссоциирует: Как уже упоминалось, это нерастворимое вещество, поэтому оно не распадается на ионы в растворе.
— Почему \(\text{HCl}\) диссоциирует: Это сильная кислота, поэтому она полностью распадается на ионы \(\text{H}^+\) и \(\text{Cl}^-\).
— Почему \(\text{CuCl}_2\) диссоциирует: Хлорид меди (II) — это растворимая соль, поэтому в растворе она существует в виде ионов \(\text{Cu}^{2+}\) и \(\text{Cl}^-\).
— Ионные зрители: Ионы \(\text{Cl}^-\) присутствуют как в левой, так и в правой части уравнения в неизменном виде. Они не участвуют в химическом превращении, а лишь «наблюдают» за реакцией, поэтому их называют ионными зрителями.

Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Cu(OH)}_2 (тв) + 2\text{H}^+ (р-р) \rightarrow \text{Cu}^{2+} (р-р) + 2\text{H}_2\text{O} (ж)
\)
— Суть реакции на ионном уровне: Это уравнение показывает истинное химическое превращение. Ионы водорода (\(\text{H}^+\)) из кислоты атакуют твердый гидроксид меди (II). Каждый ион \(\text{H}^+\) соединяется с гидроксильной группой
(\(\text{OH}^-\)) из состава \(\text{Cu(OH)}_2\), образуя молекулу воды (\(\text{H}_2\text{O}\)). По мере того как гидроксидные группы удаляются из твердого вещества, ионы \(\text{Cu}^{2+}\) высвобождаются и переходят в раствор.

2. Реакция гидроксида меди (II) с азотной кислотой (\(\text{HNO}_3\))

Молекулярное уравнение:
\(
\text{Cu(OH)}_2 (тв) + 2\text{HNO}_3 (р-р) \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 (р-р) + 2\text{H}_2\text{O} (ж)
\)
— Что видим: Аналогично первой реакции, голубой осадок \(\text{Cu(OH)}_2\) растворяется, образуя прозрачный голубой раствор нитрата меди (II).

Полное ионное уравнение:
\(
\text{Cu(OH)}_2 (тв) + 2\text{H}^+ (р-р) + 2\text{NO}_3^- (р-р) \rightarrow \text{Cu}^{2+} (р-р) +\)
\(+ 2\text{NO}_3^- (р-р) + 2\text{H}_2\text{O} (ж)
\)
— Почему \(\text{HNO}_3\) диссоциирует: Это сильная кислота, полностью распадается на ионы \(\text{H}^+\) и \(\text{NO}_3^-\).
— Почему \(\text{Cu(NO}_3)_2\) диссоциирует: Нитрат меди (II) — растворимая соль, существующая в растворе в виде ионов \(\text{Cu}^{2+}\) и \(\text{NO}_3^-\).
— Ионные зрители: В этом случае ионы \(\text{NO}_3^-\) являются ионными зрителями, поскольку они не участвуют в химическом превращении.

Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Cu(OH)}_2 (тв) + 2\text{H}^+ (р-р) \rightarrow \text{Cu}^{2+} (р-р) + 2\text{H}_2\text{O} (ж)
\)
— Идентичность сокращенных уравнений: Обратите внимание, что сокращенные ионные уравнения для обеих реакций абсолютно идентичны. Это очень важный момент! Он показывает, что, несмотря на использование разных сильных кислот, суть химического процесса одинакова: это взаимодействие ионов водорода с нерастворимым гидроксидом меди (II) с образованием воды и растворимых ионов меди.

Общая суть и движущая сила обеих реакций

1. Растворение нерастворимого основания: Основная видимая особенность этих реакций — растворение голубого осадка \(\text{Cu(OH)}_2\). Это происходит потому, что ионы \(\text{H}^+\) из кислоты активно взаимодействуют с гидроксидными группами \(\text{OH}^-\) в составе \(\text{Cu(OH)}_2\).

2. Образование слабого электролита (воды):
— Ключевая «движущая сила» этих реакций заключается в образовании воды (\(\text{H}_2\text{O}\)). Вода является очень слабым электролитом, то есть она практически не диссоциирует на ионы \(\text{H}^+\) и \(\text{OH}^-\).
— Когда сильные кислоты и основания реагируют, они образуют воду, которая «удаляет» ионы \(\text{H}^+\) и \(\text{OH}^-\) из раствора, смещая равновесие реакции в сторону продуктов. Это делает реакцию практически необратимой и позволяет ей протекать до конца.
— В случае с нерастворимым основанием, как \(\text{Cu(OH)}_2\), образование воды также способствует «вытягиванию» ионов \(\text{OH}^-\) из кристаллической решетки осадка, что приводит к его растворению.

3. Образование растворимой соли: В результате реакции образуется соответствующая соль меди (хлорид или нитрат), которая хорошо растворима в воде. Это означает, что ионы \(\text{Cu}^{2+}\) и анионы кислоты (\(\text{Cl}^-\) или \(\text{NO}_3^-\)) остаются в растворе. Именно ионы \(\text{Cu}^{2+}\) придают раствору характерный голубой цвет.

Таким образом, обе реакции являются прекрасными иллюстрациями того, как сильные кислоты растворяют нерастворимые основания, превращая их в растворимые соли и воду, при этом движущей силой является образование слабого электролита.