ГДЗ по Химии 8 Класс Практическая работа 9 Базовый Уровень Габриелян — Подробные Ответы

1. Налейте в пробирку 1—2 мл концентрированного раствора серной кислоты и опустите в неё гранулу цинка. Составьте уравнение реакции в молекулярном и ионном видах, покажите переход электронов. Что в этой реакции является окислителем?

2. В шести пробирках находятся растворы хлорида магния. В каждую из пробирок последовательно прилейте следующие растворы: а) гидроксид натрия; б) сульфат калия; в) карбонат натрия; г) нитрат цинка; д) фосфат калия; е) сульфид натрия. Составьте уравнения реакций, протекающих до конца, в молекулярном и ионном видах.

3. Даны растворы: а) карбоната калия и соляной кислоты; б) сульфида натрия и серной кислоты; в) хлорида цинка и азотной кислоты; г) сульфита натрия и серной кислоты; д) сульфата меди (И) и азотной кислоты. Слейте попарно эти растворы, немного нагрейте и осторожно определите по запаху, в каких случаях реакции протекают до конца и почему. Составьте уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном видах.

4. Осуществите реакции, схемы которых:
а) Ва²⁺ + CO₃²⁻ → ВаCO₃;
б) 2Н⁺ + CO₃²⁻ → CO₂ + Н₂O;
в) Н⁺ + ОН⁻ → Н₂O;
г) Fe° → Fe²⁺;
д) CuO → Cu²⁺;
е) Pb²⁺ + S²⁻ → PbS.

5. Проделайте реакции между следующими веществами:
а) сероводородной и хлорной водой;
б) раствором иодида калия и хлорной водой;
в) соляной кислотой и алюминием;
г) концентрированной серной кислотой и медью (при нагревании). Составьте уравнения реакций, покажите переход электронов. Что является окислителем и что — восстановителем?

6. Пользуясь растворами и веществами, находящимися на столе, получите:
а) гидроксид железа (III);
б) сульфид меди (II);
в) оксид серы (IV);
г) карбонат магния;
д) свинец. Составьте молекулярные и ионные уравнения соответствующих реакций.

Задача 1

H₂SO₄⁺⁶⁻² + Zn⁰ → Zn⁺²SO₄⁺⁶⁻² (растворение гранулы цинка) + H₂⁰↑ (пузырьки газа)

2H⁺ + 2e⁻ → H₂⁰ | окислитель
Zn⁰ — 2e⁻ → Zn⁺² | восстановитель

Задача 2

а) MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ (бел.) + 2NaCl
Mg²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → Mg(OH)₂↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻
Mg²⁺ + 2OH⁻ → Mg(OH)₂↓

б) MgCl₂ + K₂SO₄ ⇌ MgSO₄ + 2KCl

в) MgCl₂ + Na₂CO₃ → MgCO₃↓ (бел.) + 2NaCl
Mg²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + CO₃²⁻ → MgCO₃↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻
Mg²⁺ + CO₃²⁻ → MgCO₃↓

г) MgCl₂ + Zn(NO₃)₂ ⇌ Mg(NO₃)₂ + ZnCl₂

д) 3MgCl₂ + 2K₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂↓ (бел.) + 6KCl

\(3\text{Mg}^{2+} + 6\text{Cl}^- + 6\text{K}^+ + 2\text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{Mg}_3\text{PO}_4 \downarrow + 6\text{K}^+ + 6\text{Cl}^-\)
\(3\text{Mg}^{2+} + 2\text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{Mg}_3\text{PO}_4 \downarrow\)

е) MgCl₂ + Na₂S + 2H₂O → Mg(OH)₂↓ (бел.) + 2NaCl + H₂S↑ (запах)
Mg²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + S²⁻ + 2H₂O → Mg(OH)₂↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻ + H₂S↑
\(\text{Mg}^{2+} + \text{S}^{2-} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \downarrow + \text{H}_2\text{S} \uparrow\)

Задача 3

а) K₂CO₃ + 2HCl → 2KCl + H₂O + CO₂↑ (пузырьки газа)
2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → 2K⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + CO₂↑
2H⁺ + CO₃²⁻ → H₂O + CO₂↑

б) Na₂S + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂S↑ (запах тухлых яиц)
2Na⁺ + S²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → 2Na⁺ + SO₄²⁻ + H₂S↑
2H⁺ + S²⁻ → H₂S↑

в) ZnCl₂ + 2HNO₃ ⇌ Zn(NO₃)₂ + 2HCl нет изменений
Zn²⁺ + 2Cl⁻ + 2H⁺ + 2NO₃⁻ ⇌ Zn²⁺ + 2NO₃⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻

г) Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + SO₂↑ (запах)
2Na⁺ + SO₃²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → 2Na⁺ + SO₄²⁻ + H₂O + SO₂↑
2H⁺ + SO₃²⁻ → H₂O + SO₂↑

д) CuSO₄ + 2HNO₃ ⇌ H₂SO₄ + Cu(NO₃)₂ нет изменений
Cu²⁺ + SO₄²⁻ + 2H⁺ + 2NO₃⁻ ⇌ 2H⁺ + SO₄²⁻ + Cu²⁺ + 2NO₃⁻

Задача 4

а) Ba²⁺ + CO₃²⁻ → BaCO₃↓
BaCl₂ + Na₂CO₃ → BaCO₃↓ + 2NaCl
Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + CO₃²⁻ → BaCO₃↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻
Ba²⁺ + CO₃²⁻ → BaCO₃↓

б) 2H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂↑ + H₂O
2HCl + Na₂CO₃ → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O
2H⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + CO₃²⁻ → 2Na⁺ + 2Cl⁻ + CO₂↑ + H₂O
2H⁺ + CO₃²⁻ → H₂O + CO₂↑

в) H⁺ + OH⁻ → H₂O
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
H⁺ + Cl⁻ + Na⁺ + OH⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + H₂O
H⁺ + OH⁻ → H₂O

г) Fe⁰ → Fe²⁺
CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu
Cu²⁺ + SO₄²⁻ + Fe⁰ → Fe²⁺ + SO₄²⁻ + Cu⁰

д) CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
CuO + 2H⁺ + 2Cl⁻ → Cu²⁺ + 2Cl⁻ + H₂O
CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O

е) Pb²⁺ + S²⁻ → PbS↓
Pb(NO₃)₂ + Na₂S → PbS↓ + 2NaNO₃
Pb²⁺ + 2NO₃⁻ + 2Na⁺ + S²⁻ → PbS↓ + 2Na⁺ + 2NO₃⁻
Pb²⁺ + S²⁻ → PbS↓

Задача 5

а) H₂S + Cl₂ → 2HCl + S↓
Cl₂⁰ + 2ē → 2Cl⁻ | окислитель
S²⁻ — 2ē → S⁰ | восстановитель
Cl₂⁰ + S²⁻ → 2Cl⁻ + S⁰

б) 2KI + Cl₂⁰ → 2KCl + I₂↓
Cl₂⁰ + 2ē → 2Cl⁻ | окислитель
2I⁻ — 2ē → I₂⁰ | восстановитель
Cl₂⁰ + 2I⁻ → 2Cl⁻ + I₂⁰

в) 6HCl + 2Al⁰ → 2AlCl₃ + 3H₂↑
2H⁺ + 2ē → H₂⁰ | ×3 | окислитель
Al⁰ — 3ē → Al⁺³ | ×2 | восстановитель
2Al⁰ + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂⁰

г) 2H₂S⁺⁶O₄ + Cu⁰ → Cu⁺²S⁺⁶O₄ + 2H₂O + S⁺⁴O₂↑
S⁺⁶ + 2ē → S⁺⁴ | окислитель
Cu⁰ — 2ē → Cu⁺² | восстановитель
Cu⁰ + S⁺⁶ → Cu²⁺ + S⁺⁴

Задача 6

а) FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ (бур.) + 3NaCl
Fe⁺³ + 3Cl⁻ + 3Na⁺ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃↓ + 3Na⁺ + 3Cl⁻
Fe⁺³ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃↓

б) Cu(NO₃)₂ + Na₂S → 2NaNO₃ + CuS↓
Cu⁺² + 2NO₃⁻ + 2Na⁺ + S⁻² → 2Na⁺ + 2NO₃⁻ + CuS↓
Cu⁺² + S⁻² → CuS↓

в) Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + SO₂↑
2Na⁺ + SO₃⁻² + 2H⁺ + 2Cl⁻ → 2Na⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + SO₂↑
2H⁺ + SO₃⁻² → H₂O + SO₂↑

г) MgCl₂ + Na₂CO₃ → MgCO₃↓ + 2NaCl
Mg⁺² + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + CO₃⁻² → MgCO₃↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻
Mg⁺² + CO₃⁻² → MgCO₃↓

д) Pb(NO₃)₂ + Mg = Mg(NO₃)₂ + Pb↓
Pb⁺² + 2NO₃⁻ + Mg = Mg⁺² + 2NO₃⁻ + Pb↓
Pb⁺² + Mg = Mg⁺² + Pb↓

Задача 1

Молекулярное уравнение реакции:
\(H_2SO_4 + Zn → ZnSO_4 + H_2 ↑\)

Ионное уравнение реакции:
1. В растворе серной кислоты ионы диссоциируют:
\(H_2SO_4 → 2H^+ + SO_4^{2-}\)
2. Реакция с цинком:
\(2H^+ + Zn → Zn^{2+} + H_2 ↑\)

Переход электронов

1. Окислитель: В этом процессе ионы водорода \(H^+\) принимают электроны:
\(2H^+ + 2e^- → H_2\)
Здесь \(H^+\) является окислителем, поскольку он принимает электроны.

2. Восстановитель: Цинк \(Zn\) отдает электроны:
\(Zn^0 — 2e^- → Zn^{2+}\)
Цинк является восстановителем, потому что он теряет электроны.

Объяснение ответа

— Окислитель и восстановитель:

• Окислитель — это вещество, которое принимает электроны и тем самым восстанавливается. В данном случае это ионы водорода \(H^+\), которые превращаются в молекулярный водород \(H_2\).
• Восстановитель — это вещество, которое отдает электроны и тем самым окисляется. В данном случае это металлический цинк \(Zn\), который теряет два электрона и превращается в ионы цинка \(Zn^{2+}\).

— Физические наблюдения: При реакции выделяется газ (водород), что можно наблюдать в виде пузырьков. Это также подтверждает, что реакция идет до конца.

Таким образом, мы видим, что в данной реакции происходит окислительно-восстановительный процесс, где цинк окисляется, а ионы водорода восстанавливаются.

Задача 2

а) Реакция с гидроксидом натрия (\(\text{NaOH}\)):

Раствор хлорида магния (\(\text{MgCl}_2\)) содержит ионы \(\text{Mg}^{2+}\) и \(\text{Cl}^-\). При добавлении гидроксида натрия (\(\text{NaOH}\)) образуется гидроксид магния
(\(\text{Mg(OH)}_2\)), который является малорастворимым и образует осадок.

Молекулярное уравнение:

\(\text{MgCl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaCl}\)

— В реакции магний (с двумя положительными зарядами) соединяется с гидроксид-ионов, образуя осадок \(\text{Mg(OH)}_2\).
— Хлорид-ион (\(\text{Cl}^-\)) остаётся в растворе.

Ионное уравнение:

\(\text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + 2\text{Na}^+ + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \downarrow + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^-\)

Сокращённое ионное уравнение:

\(\text{Mg}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \downarrow\)

— В этой реакции магний соединяется с гидроксид-ионными группами, образуя нерастворимый осадок гидроксида магния.

б) Реакция с сульфатом калия (\(\text{K}_2\text{SO}_4\)):

Добавление сульфата калия (\(\text{K}_2\text{SO}_4\)) к раствору хлорида магния не приводит к образованию осадка, так как и сульфат магния (\(\text{MgSO}_4\)) и калий хлорид (\(\text{KCl}\)) являются растворимыми в воде. Поэтому реакция является обратимой, и все вещества остаются в растворе.

Молекулярное уравнение:

\(\text{MgCl}_2 + \text{K}_2\text{SO}_4 \rightleftharpoons \text{MgSO}_4 + 2\text{KCl}\)

— Продукты реакции растворяются в воде и не образуют осадков, поскольку оба продукта (\(\text{MgSO}_4\) и \(\text{KCl}\)) хорошо растворимы в воде.

в) Реакция с карбонатом натрия (\(\text{Na}_2\text{CO}_3\)):

При добавлении карбоната натрия к раствору хлорида магния образуется белый осадок карбоната магния (\(\text{MgCO}_3\)).

Молекулярное уравнение:

\(\text{MgCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{MgCO}_3 \downarrow + 2\text{NaCl}\)

— В этой реакции магний (\(\text{Mg}^{2+}\)) реагирует с карбонат-ионов (\(\text{CO}_3^{2-}\)), образуя осадок \(\text{MgCO}_3\), так как карбонат магния малорастворим в воде.

Ионное уравнение:

\(\text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + 2\text{Na}^+ + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{MgCO}_3 \downarrow + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^-\)

Сокращённое ионное уравнение:

\(\text{Mg}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{MgCO}_3 \downarrow\)

— Составляющие реакции \(\text{Mg}^{2+}\) и \(\text{CO}_3^{2-}\) образуют осадок.

г) Реакция с нитратом цинка (\(\text{Zn(NO}_3)_2\)):

В растворе хлорида магния (\(\text{MgCl}_2\)) и нитрата цинка (\(\text{Zn(NO}_3)_2\)) не образуется осадка, так как оба вещества растворимы в воде.

Молекулярное уравнение:

\(\text{MgCl}_2 + \text{Zn(NO}_3)_2 \rightleftharpoons \text{Mg(NO}_3)_2 + \text{ZnCl}_2\)

— Здесь ионы \(\text{Mg}^{2+}\) и \(\text{Zn}^{2+}\) остаются в растворе и не образуют осадка.

д) Реакция с фосфатом калия (\(\text{K}_3\text{PO}_4\)):

При добавлении фосфата калия к раствору хлорида магния образуется белый осадок фосфата магния (\(\text{Mg}_3\text{PO}_4\)).

Молекулярное уравнение:

\(3\text{MgCl}_2 + 2\text{K}_3\text{PO}_4 \rightarrow \text{Mg}_3\text{PO}_4 \downarrow + 6\text{KCl}\)

— В данной реакции магний соединяется с фосфат-анионом, образуя белый осадок фосфата магния.

Ионное уравнение:

\(3\text{Mg}^{2+} + 6\text{Cl}^- + 6\text{K}^+ + 2\text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{Mg}_3\text{PO}_4 \downarrow + 6\text{K}^+ + 6\text{Cl}^-\)

Сокращённое ионное уравнение:

\(3\text{Mg}^{2+} + 2\text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{Mg}_3\text{PO}_4 \downarrow\)

— Здесь \(\text{Mg}^{2+}\) и \(\text{PO}_4^{3-}\) образуют осадок фосфата магния.

е) Реакция с сульфидом натрия (\(\text{Na}_2\text{S}\)):

При добавлении сульфида натрия к раствору хлорида магния образуется осадок гидроксида магния (\(\text{Mg(OH)}_2\)) и выделяется газ \(\text{H}_2\text{S}\) с характерным запахом.

Молекулярное уравнение:

\(\text{MgCl}_2 + \text{Na}_2\text{S} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{S} \uparrow\)

— В данной реакции образуется осадок гидроксида магния (\(\text{Mg(OH)}_2\)) и выделяется сероводород (\(\text{H}_2\text{S}\)), что сопровождается неприятным запахом.

Ионное уравнение:

\(\text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + 2\text{Na}^+ + \text{S}^{2-} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \downarrow + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^- +\)
\(+ \text{H}_2\text{S} \uparrow\)

Сокращённое ионное уравнение:

\(\text{Mg}^{2+} + \text{S}^{2-} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \downarrow + \text{H}_2\text{S} \uparrow\)

— В результате реакции магний реагирует с сульфидом-анионом, образуя осадок гидроксида магния и выделяя сероводород.

Таким образом, все реакции происходят с образованием осадков или газов, что позволяет выявить реакции с участием различных ионов и осадков.

Задача 3

а) Карбонат калия (K₂CO₃) и соляная кислота (HCl)

— Описание реакции: При смешивании раствора карбоната калия с соляной кислотой происходит реакция обмена, в результате которой образуется угольная кислота (H₂CO₃). Угольная кислота является очень нестабильной и немедленно разлагается на воду (H₂O) и углекислый газ (CO₂).

— Наблюдаемые признаки:

• Появление пузырьков газа (CO₂).
• Запах: Углекислый газ (CO₂) не имеет запаха. Однако выделение газа является явным признаком протекания реакции.

— Протекает ли реакция до конца? Да, реакция протекает до конца, потому что образующийся углекислый газ (CO₂) улетучивается из раствора. Удаление продукта реакции из системы смещает равновесие в сторону образования продуктов, что приводит к полному протеканию реакции.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное: K₂CO₃(водн.) + 2HCl(водн.) → 2KCl(водн.) + H₂O(ж) + CO₂↑(г)
• Полное ионное: 2K⁺(водн.) + CO₃²⁻(водн.) + 2H⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) → 2K⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) + H₂O(ж) + CO₂↑(г)
• Сокращенное ионное: 2H⁺(водн.) + CO₃²⁻(водн.) → H₂O(ж) + CO₂↑(г)

— Пояснение: Реакция происходит благодаря образованию слабого, нестабильного электролита (угольной кислоты), который затем разлагается с выделением газа.

б) Сульфид натрия (Na₂S) и серная кислота (H₂SO₄)

— Описание реакции: При смешивании раствора сульфида натрия с серной кислотой происходит реакция обмена, в результате которой образуется сульфид водорода (H₂S) и сульфат натрия (Na₂SO₄). Сульфид водорода является газом.

— Наблюдаемые признаки:

• Появление пузырьков газа (H₂S).
• Запах: Характерный запах тухлых яиц (запах сероводорода H₂S). Этот запах является сильным индикатором протекания реакции.

— Протекает ли реакция до конца? Да, реакция протекает до конца, потому что образующийся сульфид водорода (H₂S) является газом и улетучивается из раствора. Удаление продукта реакции из системы смещает равновесие в сторону образования продуктов.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное: Na₂S(водн.) + H₂SO₄(водн.) → Na₂SO₄(водн.) + H₂S↑(г)
• Полное ионное: 2Na⁺(водн.) + S²⁻(водн.) + 2H⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.) → 2Na⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.) + H₂S↑(г)
• Сокращенное ионное: 2H⁺(водн.) + S²⁻(водн.) → H₂S↑(г)

— Пояснение: Реакция происходит благодаря образованию слабого электролита (сероводорода), который, будучи газом, покидает раствор.

в) Хлорид цинка (ZnCl₂) и азотная кислота (HNO₃)

— Описание реакции: При смешивании раствора хлорида цинка с азотной кислотой происходит попытка реакции обмена, которая потенциально могла бы привести к образованию нитрата цинка (Zn(NO₃)₂) и соляной кислоты (HCl).

— Наблюдаемые признаки:

• Нет изменений. Не наблюдается ни выделения газа, ни образования осадка, ни изменения цвета, ни запаха.

— Протекает ли реакция до конца? Нет, реакция не протекает до конца (фактически, она не протекает вообще в заметной степени). Это связано с тем, что все потенциальные продукты реакции (нитрат цинка и соляная кислота) являются сильными, растворимыми электролитами. В растворе они полностью диссоциируют на ионы.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное: ZnCl₂(водн.) + 2HNO₃(водн.) ⇌ Zn(NO₃)₂(водн.) + 2HCl(водн.)
• Полное ионное: Zn²⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) + 2H⁺(водн.) + 2NO₃⁻(водн.) ⇌ Zn²⁺(водн.) + 2NO₃⁻(водн.) + 2H⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.)
• Сокращенное ионное: Отсутствует. Все ионы являются «зрителями» и не участвуют в образовании новых веществ.

— Пояснение: Реакции ионного обмена протекают до конца, если в результате образуется:
1. Осадок (нерастворимое вещество).
2. Газ (улетучивается из раствора).
3. Вода (при нейтрализации сильной кислоты сильным основанием).
4. Слабый электролит (например, слабая кислота или слабое основание).
В данном случае ни одно из этих условий не выполняется, поэтому реакция не происходит.

г) Сульфит натрия (Na₂SO₃) и серная кислота (H₂SO₄)

— Описание реакции: При смешивании раствора сульфита натрия с серной кислотой происходит реакция обмена, в результате которой образуется сернистая кислота (H₂SO₃). Сернистая кислота является нестабильной и немедленно разлагается на воду (H₂O) и сернистый газ (SO₂).

— Наблюдаемые признаки:

• Появление пузырьков газа (SO₂).
• Запах: Характерный резкий, удушливый запах (запах сернистого газа SO₂, напоминающий запах загорающейся спички или горящей серы).

— Протекает ли реакция до конца? Да, реакция протекает до конца, потому что образующийся сернистый газ (SO₂) улетучивается из раствора. Удаление продукта реакции из системы смещает равновесие в сторону образования продуктов.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное: Na₂SO₃(водн.) + H₂SO₄(водн.) → Na₂SO₄(водн.) + H₂O(ж) + SO₂↑(г)
• Полное ионное: 2Na⁺(водн.) + SO₃²⁻(водн.) + 2H⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.) → 2Na⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.) + H₂O(ж) + SO₂↑(г)
• Сокращенное ионное: 2H⁺(водн.) + SO₃²⁻(водн.) → H₂O(ж) + SO₂↑(г)

— Пояснение: Реакция происходит благодаря образованию слабого, нестабильного электролита (сернистой кислоты), который затем разлагается с выделением газа.

д) Сульфат меди (II) (CuSO₄) и азотная кислота (HNO₃)

— Описание реакции: При смешивании раствора сульфата меди (II) с азотной кислотой происходит попытка реакции обмена, которая потенциально могла бы привести к образованию нитрата меди (II) (Cu(NO₃)₂) и серной кислоты (H₂SO₄).

— Наблюдаемые признаки:

• Нет изменений. Не наблюдается ни выделения газа, ни образования осадка, ни изменения цвета, ни запаха. Раствор остается голубым (цвет ионов Cu²⁺).

— Протекает ли реакция до конца? Нет, реакция не протекает до конца (фактически, она не протекает вообще в заметной степени). Это связано с тем, что все потенциальные продукты реакции (нитрат меди (II) и серная кислота) являются сильными, растворимыми электролитами. В растворе они полностью диссоциируют на ионы.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное: CuSO₄(водн.) + 2HNO₃(водн.) ⇌ Cu(NO₃)₂(водн.) + H₂SO₄(водн.)
• Полное ионное: Cu²⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.) + 2H⁺(водн.) + 2NO₃⁻(водн.) ⇌ Cu²⁺(водн.) + 2NO₃⁻(водн.) + 2H⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.)
• Сокращенное ионное: Отсутствует. Все ионы являются «зрителями».

— Пояснение: Аналогично случаю (в), реакция не происходит, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни воды, ни слабого электролита. Все ионы остаются в растворе.

Задача 4

а) Ba²⁺ + CO₃²⁻ → BaCO₃↓

— Описание реакции: Эта реакция представляет собой процесс образования нерастворимого соединения – карбоната бария (BaCO₃) – из растворимых солей, содержащих ионы бария (Ba²⁺) и карбонат-ионы (CO₃²⁻). Это типичная реакция ионного обмена, приводящая к образованию осадка.

— Причина протекания: Реакция протекает до конца, потому что образуется нерастворимое вещество (осадок), которое выпадает из раствора. Это смещает равновесие в сторону продуктов.

— Наблюдаемые признаки: Образование белого осадка (карбоната бария).

— Пример молекулярного уравнения: Для осуществления этой реакции можно взять растворимую соль бария, например, хлорид бария (BaCl₂), и растворимую соль карбоната, например, карбонат натрия (Na₂CO₃).

— Молекулярное уравнение: BaCl₂(водн.) + Na₂CO₃(водн.) → BaCO₃↓(тв) + 2NaCl(водн.)

— Полное ионное уравнение: Все сильные электролиты (растворимые соли) диссоциируют на ионы.

• Ba²⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) + 2Na⁺(водн.) + CO₃²⁻(водн.) → BaCO₃↓(тв) + 2Na⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.)

— Сокращенное ионное уравнение: Ионы, которые остаются неизменными в растворе (зрительские ионы: Na⁺ и Cl⁻), сокращаются.

• Ba²⁺(водн.) + CO₃²⁻(водн.) → BaCO₃↓(тв)

б) 2H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂↑ + H₂O

— Описание реакции: Эта реакция описывает взаимодействие кислотного раствора (источника ионов H⁺) с раствором карбоната (источника ионов CO₃²⁻). В результате образуется нестабильная угольная кислота (H₂CO₃), которая немедленно разлагается на углекислый газ (CO₂) и воду (H₂O).

— Причина протекания: Реакция протекает до конца, потому что образуется газообразное вещество (CO₂), которое улетучивается из раствора, и стабильная молекула (вода). Удаление газа из системы смещает равновесие в сторону продуктов.

— Наблюдаемые признаки: Выделение пузырьков газа (углекислого газа), что указывает на «вскипание» раствора. Углекислый газ не имеет запаха.

— Пример молекулярного уравнения: Для осуществления этой реакции можно использовать соляную кислоту (HCl) и карбонат натрия (Na₂CO₃).

— Молекулярное уравнение: 2HCl(водн.) + Na₂CO₃(водн.) → 2NaCl(водн.) + CO₂↑(г) + H₂O(ж)

— Полное ионное уравнение:

• 2H⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) + 2Na⁺(водн.) + CO₃²⁻(водн.) → 2Na⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) + CO₂↑(г) + H₂O(ж)

— Сокращенное ионное уравнение:

• 2H⁺(водн.) + CO₃²⁻(водн.) → CO₂↑(г) + H₂O(ж)

в) H⁺ + OH⁻ → H₂O

— Описание реакции: Это классическая реакция нейтрализации, при которой кислота (источник ионов H⁺) реагирует с основанием (источником ионов OH⁻) с образованием воды.

— Причина протекания: Реакция протекает до конца, потому что образуется очень слабый электролит – вода (H₂O). Формирование воды из ионов H⁺ и OH⁻ является движущей силой реакции.

— Наблюдаемые признаки: Обычно нет видимых изменений (осадка, газа, изменения цвета), если реагенты бесцветны. Однако реакция является экзотермической, поэтому может наблюдаться выделение тепла.

— Пример молекулярного уравнения: Для осуществления этой реакции можно использовать сильную кислоту, например, соляную кислоту (HCl), и сильное основание, например, гидроксид натрия (NaOH).

— Молекулярное уравнение: HCl(водн.) + NaOH(водн.) → NaCl(водн.) + H₂O(ж)

— Полное ионное уравнение:

• H⁺(водн.) + Cl⁻(водн.) + Na⁺(водн.) + OH⁻(водн.) → Na⁺(водн.) + Cl⁻(водн.) + H₂O(ж)

— Сокращенное ионное уравнение:

• H⁺(водн.) + OH⁻(водн.) → H₂O(ж)

г) Fe⁰ → Fe²⁺

— Описание реакции: Эта полуреакция окисления, показывающая, что нейтральный атом железа (Fe⁰) теряет два электрона и превращается в ион железа(II) (Fe²⁺). Для того чтобы эта полуреакция произошла, должен присутствовать другой реагент, который будет восстанавливаться (принимать электроны). В данном случае, это реакция замещения, где более активный металл (железо) вытесняет менее активный металл (медь) из его соли.

— Причина протекания: Реакция протекает благодаря разнице в химической активности металлов. Железо более активно, чем медь, и способно отдавать электроны ионам меди, восстанавливая их до металлической меди, при этом само окисляется. Это окислительно-восстановительная реакция.

— Наблюдаемые признаки: Если использовать сульфат меди(II) (голубой раствор), то наблюдается:

• Обесцвечивание или изменение цвета раствора с голубого (CuSO₄) на бледно-зеленый (FeSO₄).
  — Образование красновато-коричневого налета (металлической меди) на поверхности железного предмета.

— Пример молекулярного уравнения: Для осуществления этой реакции можно использовать металлическое железо (Fe) и раствор соли меди(II), например, сульфат меди(II) (CuSO₄).

— Молекулярное уравнение: Fe(тв) + CuSO₄(водн.) → FeSO₄(водн.) + Cu(тв)

— Полное ионное уравнение:

• Fe⁰(тв) + Cu²⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.) → Fe²⁺(водн.) + SO₄²⁻(водн.) + Cu⁰(тв)

— Сокращенное ионное уравнение:

• Fe⁰(тв) + Cu²⁺(водн.) → Fe²⁺(водн.) + Cu⁰(тв)

д) CuO → Cu²⁺

— Описание реакции: Эта полуреакция показывает, что оксид меди(II) (CuO) переходит в ионы меди(II) (Cu²⁺). Это происходит при растворении нерастворимого оксида в кислоте. Оксид меди(II) является основным оксидом и реагирует с кислотами с образованием соли и воды.

— Причина протекания: Реакция протекает, потому что нерастворимый оксид (CuO) вступает в реакцию с кислотой, образуя растворимую соль (например, CuCl₂) и воду. Это реакция, в которой твердое вещество растворяется, образуя ионы в растворе.

— Наблюдаемые признаки:

• Черный порошок (оксид меди(II)) растворяется.
• Раствор становится голубым (из-за образования ионов Cu²⁺).

— Пример молекулярного уравнения: Для осуществления этой реакции можно использовать оксид меди(II) (CuO) и соляную кислоту (HCl).

— Молекулярное уравнение: CuO(тв) + 2HCl(водн.) → CuCl₂(водн.) + H₂O(ж)

— Полное ионное уравнение:

• CuO(тв) + 2H⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) → Cu²⁺(водн.) + 2Cl⁻(водн.) + H₂O(ж)

— Сокращенное ионное уравнение:

• CuO(тв) + 2H⁺(водн.) → Cu²⁺(водн.) + H₂O(ж)

е) Pb²⁺ + S²⁻ → PbS↓

— Описание реакции: Эта реакция представляет собой процесс образования нерастворимого соединения – сульфида свинца(II) (PbS) – из растворимых солей, содержащих ионы свинца(II) (Pb²⁺) и сульфид-ионы (S²⁻). Это еще один пример реакции ионного обмена, приводящей к образованию осадка.

— Причина протекания: Реакция протекает до конца, потому что образуется нерастворимое вещество (осадок), которое выпадает из раствора. Это смещает равновесие в сторону продуктов.

— Наблюдаемые признаки: Образование черного осадка (сульфида свинца(II)). Сульфид свинца(II) является одним из наиболее нерастворимых сульфидов.

— Пример молекулярного уравнения: Для осуществления этой реакции можно взять растворимую соль свинца(II), например, нитрат свинца(II) (Pb(NO₃)₂), и растворимую соль сульфида, например, сульфид натрия (Na₂S).

— Молекулярное уравнение: Pb(NO₃)₂(водн.) + Na₂S(водн.) → PbS↓(тв) + 2NaNO₃(водн.)

— Полное ионное уравнение:

• Pb²⁺(водн.) + 2NO₃⁻(водн.) + 2Na⁺(водн.) + S²⁻(водн.) → PbS↓(тв) + 2Na⁺(водн.) + 2NO₃⁻(водн.)

— Сокращенное ионное уравнение:

• Pb²⁺(водн.) + S²⁻(водн.) → PbS↓(тв)

Задача 5

а) Реакция между сероводородной водой (H₂S) и хлорной водой (Cl₂)

— Описание реакции: Эта реакция является окислительно-восстановительной. Сероводород (H₂S) выступает в роли восстановителя, а хлор (Cl₂) – в роли окислителя. В результате реакции хлор окисляет серу из степени окисления -2 до 0 (элементарная сера), а сам восстанавливается из степени окисления 0 до -1 (хлорид-ионы).

— Причина протекания: Хлор является сильным окислителем и способен окислять серу в сероводороде. Образование нерастворимого осадка элементарной серы способствует протеканию реакции до конца.

— Наблюдаемые признаки: При пропускании хлора через раствор сероводорода или смешивании сероводородной и хлорной воды наблюдается образование желтого мутного осадка (элементарной серы).

— Уравнения реакции:

• Молекулярное уравнение: H₂S(водн.) + Cl₂(водн.) → 2HCl(водн.) + S↓(тв)
• Полуреакции и переход электронов:
• Окисление: S²⁻ — 2ē → S⁰ (Сера теряет электроны, окисляется. H₂S – восстановитель)
• Восстановление: Cl₂⁰ + 2ē → 2Cl⁻ (Хлор принимает электроны, восстанавливается. Cl₂ – окислитель)
• Суммарное ионно-электронное уравнение:
  Cl₂⁰ + S²⁻ → 2Cl⁻ + S⁰
• Распределение окислителя и восстановителя:
  Cl₂⁰: окислитель
  S²⁻ (в составе H₂S): восстановитель

б) Реакция между раствором иодида калия (KI) и хлорной водой (Cl₂)

— Описание реакции: Это также окислительно-восстановительная реакция, в которой более активный галоген (хлор) вытесняет менее активный галоген (йод) из его соли. Хлор (Cl₂) выступает в роли окислителя, а иодид-ионы (I⁻) – в роли восстановителя. Хлор окисляет йодид-ионы до элементарного йода, а сам восстанавливается до хлорид-ионов.

— Причина протекания: Хлор является более сильным окислителем, чем йод, и поэтому способен вытеснять йод из соединений. Образование элементарного йода, который плохо растворим в воде (особенно при больших концентрациях), способствует протеканию реакции.

— Наблюдаемые признаки: Раствор изменяет цвет с бесцветного на желтовато-коричневый (из-за образования элементарного йода). При добавлении крахмального клейстера раствор окрасится в синий или сине-черный цвет, что является качественной реакцией на йод.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное уравнение: 2KI(водн.) + Cl₂(водн.) → 2KCl(водн.) + I₂↓(тв)
• Полуреакции и переход электронов:
• Окисление: 2I⁻ — 2ē → I₂⁰ (Йод теряет электроны, окисляется. KI – восстановитель)
• Восстановление: Cl₂⁰ + 2ē → 2Cl⁻ (Хлор принимает электроны, восстанавливается. Cl₂ – окислитель)
• Суммарное ионно-электронное уравнение:
  Cl₂⁰ + 2I⁻ → 2Cl⁻ + I₂⁰
• Распределение окислителя и восстановителя:
  Cl₂⁰: окислитель
  I⁻ (в составе KI): восстановитель

в) Реакция между соляной кислотой (HCl) и алюминием (Al)

— Описание реакции: Эта реакция является окислительно-восстановительной, а также реакцией замещения. Активный металл алюминий вытесняет водород из кислоты. Алюминий (Al⁰) окисляется до ионов алюминия (Al³⁺), а ионы водорода (H⁺) из кислоты восстанавливаются до молекулярного водорода (H₂⁰).

— Причина протекания: Алюминий является достаточно активным металлом (стоит до водорода в ряду активности металлов), поэтому он способен вытеснять водород из кислот. Выделение газообразного водорода способствует протеканию реакции до конца.

— Наблюдаемые признаки: На поверхности алюминия наблюдается выделение пузырьков газа (водорода). Алюминий постепенно растворяется.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное уравнение: 2Al(тв) + 6HCl(водн.) → 2AlCl₃(водн.) + 3H₂↑(г)
• Полуреакции и переход электронов:
• Окисление: Al⁰ — 3ē → Al³⁺ | ×2 (Алюминий теряет электроны, окисляется. Al – восстановитель)
• Восстановление: 2H⁺ + 2ē → H₂⁰ | ×3 (Водород принимает электроны, восстанавливается. HCl (H⁺) – окислитель)
• Суммарное ионно-электронное уравнение:
  2Al⁰ + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂⁰
• Распределение окислителя и восстановителя:
  H⁺ (в составе HCl): окислитель
  Al⁰: восстановитель

г) Реакция между концентрированной серной кислотой (H₂SO₄) и медью (Cu) при нагревании

— Описание реакции: Это сложная окислительно-восстановительная реакция. Медь является металлом, стоящим после водорода в ряду активности, поэтому она не реагирует с разбавленными кислотами (кроме азотной). Однако концентрированная серная кислота является сильным окислителем, особенно при нагревании. Медь (Cu⁰) окисляется до ионов меди(II) (Cu²⁺), а сера в серной кислоте (S⁺⁶) восстанавливается до серы в степени окисления +4 (в виде диоксида серы, SO₂).

— Причина протекания: Концентрированная серная кислота при нагревании выступает как сильный окислитель, способный окислять даже малоактивные металлы, такие как медь. Выделение газообразного диоксида серы способствует протеканию реакции.

— Наблюдаемые признаки: Медь растворяется, раствор становится голубым (из-за образования ионов Cu²⁺). Выделяется бесцветный газ с резким характерным запахом (диоксид серы, SO₂).

— Уравнения реакции:

• Молекулярное уравнение: Cu(тв) + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄(водн.) + SO₂↑(г) + 2H₂O(ж)
• Полуреакции и переход электронов:
• Окисление: Cu⁰ — 2ē → Cu²⁺ (Медь теряет электроны, окисляется. Cu – восстановитель)
• Восстановление: S⁺⁶ + 2ē → S⁺⁴ (Сера принимает электроны, восстанавливается. H₂SO₄ – окислитель)
• Суммарное ионно-электронное уравнение:
  Cu⁰ + S⁺⁶ → Cu²⁺ + S⁺⁴
• Распределение окислителя и восстановителя:
  S⁺⁶ (в составе H₂SO₄): окислитель
  Cu⁰: восстановитель

Задача 6

а) Получение гидроксида железа (III)

Для получения гидроксида железа (III) необходимо использовать растворимую соль железа (III) и растворимое основание, то есть щелочь. Гидроксид железа (III) является нерастворимым соединением, поэтому его можно получить путем реакции ионного обмена, также известной как реакция осаждения. В качестве подходящих реагентов можно взять раствор хлорида железа (III) и раствор гидроксида натрия. При смешивании этих двух растворов наблюдается образование характерного бурого, или красно-коричневого, осадка, который и является гидроксидом железа (III).

Молекулярное уравнение реакции: FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl
Полное ионное уравнение: Fe⁺³ + 3Cl⁻ + 3Na⁺ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃↓ + 3Na⁺ + 3Cl⁻
Сокращенное ионное уравнение: Fe⁺³ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃↓

б) Получение сульфида меди (II)

Сульфид меди (II) также является нерастворимым соединением, и его получение осуществляется посредством реакции осаждения. Для этого потребуется растворимая соль меди (II) и растворимый сульфид. В качестве примера можно использовать раствор нитрата меди (II) и раствор сульфида натрия. При смешивании этих растворов немедленно образуется черный осадок, который идентифицируется как сульфид меди (II).

Молекулярное уравнение реакции: Cu(NO₃)₂ + Na₂S → 2NaNO₃ + CuS↓
Полное ионное уравнение: Cu⁺² + 2NO₃⁻ + 2Na⁺ + S⁻² → 2Na⁺ + 2NO₃⁻ + CuS↓
Сокращенное ионное уравнение: Cu⁺² + S⁻² → CuS↓

в) Получение оксида серы (IV)

Оксид серы (IV), также известный как сернистый газ, можно получить в результате реакции между сульфитом и сильной кислотой. В ходе этой реакции сначала образуется сернистая кислота, которая, однако, является очень нестойкой и немедленно разлагается на воду и газообразный оксид серы (IV). Этот газ выделяется из раствора. В качестве реагентов целесообразно использовать раствор сульфита натрия и соляную кислоту. При добавлении соляной кислоты к раствору сульфита натрия наблюдается выделение бесцветного газа, обладающего резким и характерным запахом, напоминающим запах жженой серы.

Молекулярное уравнение реакции: Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + SO₂↑
Полное ионное уравнение: 2Na⁺ + SO₃⁻² + 2H⁺ + 2Cl⁻ → 2Na⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + SO₂↑
Сокращенное ионное уравнение: 2H⁺ + SO₃⁻² → H₂O + SO₂↑

г) Получение карбоната магния

Карбонат магния представляет собой нерастворимое соединение, которое, подобно другим нерастворимым солям, может быть получено путем реакции осаждения. Для этого необходимы растворимая соль магния и растворимый карбонат. В качестве подходящих реагентов можно использовать раствор хлорида магния и раствор карбоната натрия. При смешивании этих растворов наблюдается образование белого осадка, который является карбонатом магния.

Молекулярное уравнение реакции: MgCl₂ + Na₂CO₃ → MgCO₃↓ + 2NaCl
Полное ионное уравнение: Mg⁺² + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + CO₃⁻² → MgCO₃↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻
Сокращенное ионное уравнение: Mg⁺² + CO₃⁻² → MgCO₃↓

д) Получение свинца

Металлический свинец можно получить путем вытеснения его из раствора соли более активным металлом. Для этого необходимо выбрать металл, который находится выше свинца в электрохимическом ряду активности металлов. Например, магний является более активным металлом, чем свинец. В качестве соли свинца можно использовать раствор нитрата свинца (II). При погружении кусочка магния в раствор нитрата свинца (II) наблюдается образование серого осадка металлического свинца на поверхности магния, при этом сам магний постепенно растворяется, переходя в раствор в виде ионов.

Молекулярное уравнение реакции: Pb(NO₃)₂ + Mg = Mg(NO₃)₂ + Pb↓
Полное ионное уравнение: Pb⁺² + 2NO₃⁻ + Mg = Mg⁺² + 2NO₃⁻ + Pb↓
Сокращенное ионное уравнение: Pb⁺² + Mg = Mg⁺² + Pb↓