Решебник по химии 9 класс. Рудзитис ФГОС | Страница 113

Подумай, ответь, выполни

1. Объясните, почему азотную кислоту относят к кислотам-окислителям. Какие ещё кислоты-окислители вам известны? Можно ли отнести к подобным кислотам соляную кислоту? Обсудите этот вопрос с соседом по парте.

Азотная кислота (HNO₃) содержит атом азота в высшей степени окисления +5, что позволяет ей легко принимать электроны и, следовательно, проявлять окислительные свойства. Она способна окислять даже такие вещества, которые не взаимодействуют с обычными кислотами, например медь и серебро.

Кислотами-окислителями также являются концентрированная серная кислота (H₂SO₄), перхлорная кислота (HClO₄) и хлорноватая кислота (HClO₃).

Соляная кислота (HCl) не относится к кислотам-окислителям, так как ион Cl⁻ находится в низшей степени окисления –1 и не может выступать в роли окислителя.

2. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с цинком выделяется азот. Напишите соответствующее уравнение окислительно-восстановительной реакции.

Уравнение реакции: (4Zn + 10HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O)

Здесь:

• Цинк (Zn⁰) окисляется до иона (Zn²⁺) в составе соли (Zn(NO₃)₂).

• Ион нитрата (NO₃⁻) восстанавливается до иона аммония (NH₄⁺).

3. Напишите молекулярные, полные и сокращённые ионные уравнения реакций, с помощью которых можно различить соляную, серную и азотную кислоты.

Для различения соляной кислоты (HCl): используем реакцию с нитратом серебра (AgNO₃):

(HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃)

Полное ионное: (H⁺ + Cl⁻ + Ag⁺ + NO₃⁻ → AgCl↓ + H⁺ + NO₃⁻)

Сокращённое ионное: (Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓)

Для различения серной кислоты (H₂SO₄): используем реакцию с раствором солей бария (BaCl₂):

(H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2HCl)

Сокращённое ионное: (Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓)

Для различения азотной кислоты (HNO₃): окислительно-восстановительная реакция с медью:

(3Cu + 8HNO₃(разб.) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O)

4. Приведите уравнения реакций: а) характерных только для азотной кислоты; б) общих для азотной и других кислот.

а) Характерные только для HNO₃ (окислительно-восстановительная реакция):

(Cu + 4HNO₃(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O)

б) Общая для всех сильных кислот:

(HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O)

5. Напишите уравнения реакций, протекающих между серебром и разбавленной, а также концентрированной азотной кислотой. Покажите переход электронов и подберите окислитель одной чертой, а восстановитель — двумя.

С концентрированной HNO₃:

(Ag + 2HNO₃(конц.) → AgNO₃ + NO₂↑ + H₂O)

Окислитель — HNO₃ (азот в степени окисления +5),

Восстановитель — Ag⁰.

С разбавленной HNO₃:

(3Ag + 4HNO₃(разб.) → 3AgNO₃ + NO↑ + 2H₂O)

Окислитель — HNO₃,

Восстановитель — Ag.

Переход электронов:

Ag⁰ – 1e⁻ → Ag⁺

N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺²

6. Используя рисунок 25, подготовьте инфографику на тему «Применение азотной кислоты».

7. Какой объём аммиака (н. у.) потребуется для получения 50 г раствора с массовой долей азотной кислоты 0,5?

Масса чистой азотной кислоты в растворе:

(0,5 × 50 г = 25 г)

Количество вещества (n) HNO₃:

(n = 25 г / 63 г/моль ≈ 0,397 моль)

Уравнение реакции синтеза аммиака:

(NH₃ + 2O₂ → HNO₃ + H₂O) — условно

Для упрощения расчёта, считаем, что на 1 моль HNO₃ нужно 1 моль NH₃.

Значит, требуется 0,397 моль NH₃.

Объём NH₃ (н. у.):

(V = n × 22,4 л/моль = 0,397 × 22,4 ≈ 8,9 л)

Ответ: необходимо примерно 9 л аммиака (при н. у.) для получения 50 г раствора с массовой долей 0,5.

Стр. 113

Тестовые задания

1. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.

5. HNO₃ →

6. NH₄NO₃ + KOH →

7. Cu(NO₃)₂ + KOH →

8. Zn(NO₃)₂(тв.) + H₂SO₄(конц.) →

А. NH₄NO₃ + KNO₃ + H₂O

Б. HNO₃ + ZnSO₄

В. ZnSO₄ + H₂

Г. NO₂ + O₂ + H₂O

Д. Cu(OH)₂ + KNO₃

5. HNO₃ → А. NH₄NO₃ + KNO₃ + H₂O

Это уравнение реакции азотной кислоты с аммиаком, в результате которой образуется аммонийная соль (NH₄NO₃) и нитрат калия (KNO₃) с образованием воды.

6. NH₄NO₃ + KOH → Б. HNO₃ + ZnSO₄

Здесь происходит реакция аммонийной соли с гидроксидом калия, в результате чего выделяется кислота (HNO₃) и образуется сульфат цинка (ZnSO₄) через химическую реакцию нейтрализации.

7. Cu(NO₃)₂ + KOH → В. ZnSO₄ + H₂

Это реакция сульфата меди с гидроксидом калия, в результате которой появляется водород, а также образуется сульфат меди и вода.

8. Zn(NO₃)₂(тв.) + H₂SO₄(конц.) → Г. NO₂ + O₂ + H₂O

Здесь в реакции сульфата цинка с концентрированной серной кислотой выделяются оксид азота (NO₂), кислород (O₂) и вода (H₂O), что подтверждается реакцией с выделением газов.

Таким образом, правильное распределение веществ по реакции:

1. HNO₃ → А. NH₄NO₃ + KNO₃ + H₂O

2. NH₄NO₃ + KOH → Б. HNO₃ + ZnSO₄

3. Cu(NO₃)₂ + KOH → В. ZnSO₄ + H₂

4. Zn(NO₃)₂ + H₂SO₄ → Г. NO₂ + O₂ + H₂O

2. Азотная кислота не взаимодействует

5. с оксидом углерода(IV)

6. с оксидом меди(II)

7. с карбонатом натрия

8. с гидроксидом алюминия

Азотная кислота не взаимодействует с:

5. с оксидом углерода(IV)

Пояснение: Азотная кислота не реагирует с углекислым газом (CO₂), так как CO₂ — это слабый окислитель.

6. с оксидом меди(II)

Пояснение: Азотная кислота реагирует с оксидом меди(II) с образованием нитратов меди.

7. с карбонатом натрия

Пояснение: Азотная кислота не реагирует с карбонатом натрия, так как они не образуют нерастворимого осадка.

8. с гидроксидом алюминия

Пояснение: В обычных условиях гидроксид алюминия не реагирует с азотной кислотой.

Стр. 113

С помощью Интернета

1. Используя Интернет, ознакомьтесь с видеофрагментами, иллюстрирующими взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью.

При взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой происходит окислительно-восстановительная реакция, в которой медь окисляется, а азотная кислота восстанавливается. ​

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O Химическое уравнение реакции:​

Пояснение:

• Вступает в реакцию с концентрированной азотной кислотой (HNO₃), образуя нитрат меди(II) (Cu(NO₃)₂).Медь (Cu)​

• В процессе реакции выделяется бурый газ диоксид азота (NO₂), который является токсичным и имеет резкий запах. ​

• Также образуется вода (H₂O).​

Наблюдаемые явления:

• Выделение бурого газа (NO₂)​

• Появление синего или зелёного окрашивания раствора из-за образования нитрата меди(II)​

• Повышение температуры раствора (экзотермическая реакция)

Меры предосторожности:

• Реакцию следует проводить в хорошо проветриваемом помещении или под вытяжкой. ​

• Используйте средства индивидуальной защиты: перчатки, защитные очки, лабораторный халат. ​

• Избегайте вдыхания паров диоксида азота, так как он токсичен. ​

Это классический пример окислительно-восстановительной реакции, демонстрирующий свойства концентрированной азотной кислоты как сильного окислителя.

Параграф 30. Соли азотной кислоты