Решебник по химии 9 класс. Рудзитис ФГОС §23

Оксид серы. Серная кислота

Стр. 92

Вопросы

1. Как составляют структурные формулы кислородосодержащих кислот?

Структурные формулы кислородосодержащих кислот составляют с учётом валентности атомов. Центральным атомом обычно является неметалл, к которому присоединяются атомы кислорода и атомы водорода через кислород. Один или несколько атомов кислорода образуют двойную связь с центральным атомом (например, S=O), а другие соединены с водородом (–OH группы). Эти группы отвечают за кислотные свойства вещества. Пример: H₂SO₄ имеет структуру с двумя –OH группами и двумя двойными связями S=O.

2. Почему растворение — это физико-химический процесс?

Растворение — это физико-химический процесс, потому что он включает как физические, так и химические явления. С физической стороны — вещество переходит из одного состояния в другое, не изменяя химического состава (например, соль растворяется в воде). С химической стороны — могут происходить взаимодействия между частицами растворённого вещества и растворителя, например, ионная диссоциация. Поэтому растворение сопровождается тепловыми эффектами и изменением структуры вещества на молекулярном уровне.

3. Какие вещества называют кристаллогидратами?

Кристаллогидратами называют вещества, в состав которых входит вода, связанная с ионами или молекулами вещества в твёрдом кристаллическом состоянии. Эта вода называется кристаллизационной и обозначается в формуле, например: CuSO₄·5H₂O — медный купорос. Кристаллогидраты сохраняют упорядоченную кристаллическую решётку только при наличии воды. При нагревании они теряют воду и превращаются в безводную форму.

Стр. 93

Лабораторный опыт

В одну пробирку налейте 1–2 мл раствора сульфата натрия, в другую — столько же раствора сульфата цинка, а в третью — столько же разбавленного раствора серной кислоты. Во все пробирки поместите по грануле цинка, а затем добавьте несколько капель раствора хлорида бария или нитрата бария.

Как отличить сульфаты от других солей?

Сульфаты (SO₄²⁻) образуют с ионами бария (Ba²⁺) белый осадок BaSO₄, который не растворяется в кислотах и воде. Это позволяет отличить их от других солей, например, карбонатов или хлоридов, чьи осадки могут растворяться в кислоте.

При добавлении BaCl₂ или Ba(NO₃)₂:

В растворах сульфата натрия, сульфата цинка и серной кислоты выпадет белый осадок — сульфат бария.

Если использовать другую соль, осадок либо не выпадет, либо растворится в кислоте.

Составьте молекулярные, ионные и сокращённые ионные уравнения осуществлённых реакций:

Молекулярные уравнения:

(Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl)

(ZnSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + ZnCl₂)

(H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2HCl)

Полные ионные уравнения:

2Na⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2Cl⁻ → BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻

Zn²⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2Cl⁻ → BaSO₄↓ + Zn²⁺ + 2Cl⁻

2H⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2Cl⁻ → BaSO₄↓ + 2H⁺ + 2Cl⁻

Сокращённые ионные уравнения (одинаковое для всех):

(Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓)

Вывод:

Реакция с ионами бария — качественный способ обнаружения сульфат-ионов. Образование белого, нерастворимого в кислотах осадка BaSO₄ подтверждает наличие SO₄²⁻.

Стр. 96

Подумай, ответь, выполни

1. Концентрированная серная кислота при нагревании реагирует с ртутью и серебром, подобно тому как она реагирует с медью. Составьте уравнения этих реакций и укажите окислитель и восстановитель.

Концентрированная H₂SO₄ — сильный окислитель, способна окислять малореакционные металлы:

(1) Hg + 2H₂SO₄(конц.) → HgSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

(2) 2Ag + 2H₂SO₄(конц.) → Ag₂SO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Окислитель — сера в составе H₂SO₄ (степень окисления +6)

Восстановитель — ртуть (Hg) и серебро (Ag), т.к. окисляются до ионов.

2. Составьте уравнения практически осуществимых реакций.

а) CuSO₄ + HCl →

б) Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ →

в) Cu + H₂SO₄(конц.) →

г) NaNO₃ + H₂SO₄(конц.) →

д) MgCl₂ + H₂SO₄(конц.) →

е) Na₂SO₃ + H₂SO₄ →

ж) NaOH + H₂SO₄ →

з) Al(OH)₃ + H₂SO₄ →

Укажите условия осуществления реакций. В тех случаях, где это возможно, составьте полное и сокращённое ионное уравнение.

а) Реакция не идёт — нет осадка, газа, воды или слабого электролита.

б) (Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HNO₃)

в) (Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O)

г) (NaNO₃ + H₂SO₄(конц.) → NaHSO₄ + HNO₃↑)

д) Реакция не идёт — оба вещества растворимы, обмен невозможен

е) (Na₂SO₃ + H₂SO₄ → SO₂↑ + Na₂SO₄ + H₂O)

ж) (2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O)

з) (2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O)

Пример:

е) (Na₂SO₃ + H₂SO₄ → SO₂ + Na₂SO₄ + H₂O)

Полное ионное: 2Na⁺ + SO₃²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → 2Na⁺ + SO₄²⁻ + SO₂↑ + H₂O

Сокращённое ионное: SO₃²⁻ + 2H⁺ → SO₂↑ + H₂O

3. Назовите окислитель в реакциях:

а) разбавленной серной кислоты с металлами;

б) концентрированной серной кислоты с металлами.

а) Окислитель — ион водорода (H⁺), т.к. восстанавливается до водорода (H₂↑):

Например: (Zn + H₂SO₄(разб.) → ZnSO₄ + H₂↑)

б) Окислитель — сера в составе H₂SO₄ (степень окисления +6), восстанавливается до SO₂:

Например: (Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O)

4. Составьте уравнения реакций согласно схеме 8. Укажите окислительно-восстановительные реакции и реакции ионного обмена.

Выберем цепочку:

S → SO₂ → H₂SO₄ → Na₂SO₄

(1) S + O₂ → SO₂ — ОВР (окисление серы)

(2) SO₂ + O₂ → SO₃ — ОВР (окисление сернистого газа)

(3) SO₃ + H₂O → H₂SO₄ — не ОВР, а соединение

(4) H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O — реакция ионного обмена (нейтрализация)

5. Рассчитайте массу раствора, содержащего 0,2 массовой доли серной кислоты, который израсходуется на реакцию с 4,5 г алюминия.

Уравнение реакции:

(2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑)

n(Al) = 4,5 г / 27 г/моль = 0,167 моль

По уравнению: 2 моль Al → 3 моль H₂SO₄

0,167 моль Al → 0,251 моль H₂SO₄

m(H₂SO₄) = 0,251 моль × 98 г/моль ≈ 24,6 г

Массовая доля раствора ω = 0,2

m(раствора) = m(H₂SO₄) / ω = 24,6 / 0,2 = 123 г

Ответ: Нужно взять 123 г раствора серной кислоты с массовой долей 0,2 для реакции с 4,5 г алюминия.