Решебник по химии 8 класс Габриелян §21

Химически несвязанная вода – это вода, которая находится в свободном состоянии в природе: в реках, озёрах, океанах, ледниках, почве и атмосфере. Она может переходить из одного агрегатного состояния в другое (испаряться, замерзать, конденсироваться), не изменяя своей химической структуры.

Химически связанная вода, напротив, входит в состав минералов и соединений, таких как гипс (CaSO₄·2H₂O) или глауберовая соль (Na₂SO₄·10H₂O), и не участвует в круговороте воды в природе, так как удерживается в кристаллической решётке вещества. Именно поэтому гидросфера включает только химически несвязанную воду, способную свободно перемещаться и участвовать в природных процессах.

Вода обладает следующими химическими свойствами:

1. Взаимодействие с оксидами неметаллов – образует кислоты.

(SO₂ + H₂O → H₂SO₃) – сернистая кислота.

(SO₃ + H₂O → H₂SO₄) – серная кислота.

Это свойство объясняет образование кислотных дождей.

2. Взаимодействие с оксидами металлов – образует основания (щёлочи).

(CaO + H₂O → Ca(OH)₂) – гидроксид кальция.

Эта реакция называется гашением извести, продукт – гашёная известь.

3. Диссоциация воды – частично распадается на ионы.

(H₂O ⇄ H⁺ + OH⁻).

Благодаря этому процессу вода может быть средой для кислотно-основных реакций.

4. Гидролиз солей – участвует в реакциях, изменяющих кислотность раствора.

   Например, соль ацетата натрия при растворении в воде образует щелочную среду:

(CH₃COONa + H₂O → CH₃COOH + NaOH).

5. Разложение под действием электричества – электролиз воды.

(2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑).

В результате образуются водород и кислород.

Эти свойства воды делают её универсальным растворителем и важным реагентом в химических процессах.

Измените условия опыта. С помощью пипетки нанесите каплю щёлочи на полоску универсальной индикаторной бумаги. Определите среду раствора по эталонной шкале.

При добавлении растворов индикаторов в щелочной раствор наблюдаются следующие изменения окраски:

• Лакмус в щелочной среде приобретает синий цвет.

• Метиловый оранжевый в щелочной среде становится жёлтым.

• Фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет.

При изменении условий опыта и нанесении капли щёлочи на универсальную индикаторную бумагу она приобретает синий или фиолетовый оттенок, что указывает на щелочную среду раствора.

Основания – это сложные вещества, состоящие из атома металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-OH). Основания делятся на растворимые (щёлочи) и нерастворимые в воде.

Формулы некоторых оснований

Растворимые (щёлочи): (NaOH), (KOH), (RbOH).

Нерастворимые: (Fe(OH)₂), (Sr(OH)₂), (Cu(OH)₂), (Cr(OH)₃).

Основания классифицируют по растворимости в воде на две группы:

• Растворимые основания (щёлочи) – образуют растворы с высокой концентрацией гидроксид-ионов и проявляют щелочные свойства. Примеры: (NaOH), (KOH), (Ba(OH)₂).

• Нерастворимые основания – выпадают в осадок при добавлении воды и не образуют значительного количества гидроксид-ионов. Примеры: (Fe(OH)₃), (Cu(OH)₂), (Al(OH)₃).

Данные о растворимости оснований получают из таблицы растворимости, которая содержит информацию о способности соединений растворяться в воде.

Массовая доля металла рассчитывается по формуле:

(W(M) = (M(M) / M(M(OH)₂)) × 100 %),

где (M(M)) – молярная масса металла, (M(M(OH)₂)) – молярная масса основания.

Общая молярная масса основания (M(OH)₂):

(M(M(OH)₂) = M(M) + 2 × M(OH) = M(M) + 2 × 17 = M(M) + 34).

Подставляем в уравнение:

(80,1 = (M(M) / (M(M) + 34)) × 100).

Решаем уравнение:

(M(M) / (M(M) + 34) = 0,801).

(M(M) = 0,801 × (M(M) + 34)).

(M(M) = 0,801M(M) + 27,234).

(0,199M(M) = 27,234).

(M(M) ≈ 137).

Металл с молярной массой 137 г/моль – барий (Ba).

Ответ: Металл – барий (Ba).

Количество вещества рассчитывается по формуле:

(n = m / M).

Молярная масса гидроксида кальция (Ca(OH)₂):

(M(Ca(OH)₂) = 40 + 2 × 17 = 74) г/моль.

(n(Ca(OH)₂) = 390 / 74 ≈ 5,27) моль.

Ответ: Количество вещества гидроксида кальция: 5,27 моль.

Для гидроксида железа(II) (Fe(OH)₂):

(M(Fe(OH)₂) = 56 + 2 × 17 = 90) г/моль.

(m(Fe(OH)₂) = 5 × 90 = 450) г.

Для гидроксида железа(III) (Fe(OH)₃):

(M(Fe(OH)₃) = 56 + 3 × 17 = 107) г/моль.

(m(Fe(OH)₃) = 0,5 × 107 = 53,5) г.

Ответ:

Масса 5 моль гидроксида железа(II): 450 г.

Масса 0,5 моль гидроксида железа(III): 53,5 г.

а) Уравнение реакции:

(K₂O + H₂O → 2KOH).

б) Уравнение реакции:

(2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑).

Тип реакций

Реакция (а) – реакция соединения, так как из двух исходных веществ образуется одно новое соединение.

Реакция (б) – реакция замещения, так как атомы калия замещают атомы водорода в воде.

Названия соединений

(K₂O) – оксид калия.

(H₂O) – вода.

(KOH) – гидроксид калия (щёлочь).

(H₂) – водород (выделяется в виде газа).

Ответ:

а) (K₂O + H₂O → 2KOH) – реакция соединения.

б) (2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑) – реакция замещения.

Гидроксид натрия (NaOH), или каустическая сода, является одной из наиболее широко используемых щелочей в промышленности и быту. Это сильное основание с высокой реакционной способностью, его выбор обусловлен значительным распространением и разнообразием применения.

Получение гидроксида натрия возможно несколькими способами. Основной промышленный метод – электролиз раствора хлорида натрия (NaCl) в воде, в результате которого образуются гидроксид натрия, хлор и водород. Лабораторный метод включает реакцию оксида натрия с водой, приводящую к образованию гидроксида натрия. Также возможна реакция металлического натрия с водой, сопровождающаяся выделением водорода и значительным выделением тепла. В аналитической химии гидроксид натрия получают при щелочном гидролизе солей натрия.

Гидроксид натрия представляет собой белое твёрдое вещество, хорошо растворимое в воде с выделением тепла. Он проявляет сильные щелочные свойства, активно реагируя с кислотами, кислотными оксидами и амфотерными соединениями. Его растворы обладают высокой электропроводностью и применяются в различных химических процессах.

Гидроксид натрия используется в химической промышленности для производства мыла, моющих средств, косметики, бумаги, пластмасс и красителей, а также в нефтепереработке и производстве биотоплива. В медицинской и фармацевтической отрасли его применяют для получения лекарств и антисептических растворов, а также для стерилизации медицинских инструментов. В пищевой промышленности NaOH входит в состав пищевых добавок, используется для обработки какао-бобов, оливок и карамели. В текстильной и кожевенной промышленности его применяют для обработки тканей, отбеливания, окрашивания материалов и удаления волос с шкур животных при производстве кожи. В очистке воды он необходим для нейтрализации кислотных загрязнений и удаления тяжёлых металлов из сточных вод. В быту гидроксид натрия входит в состав средств для прочистки канализации и удаления накипи.

Гидроксид натрия выбран для рассмотрения, поскольку является одной из самых востребованных и универсальных щелочей. Он применяется не только в промышленности, но и в повседневной жизни, что делает его важным соединением в химии, медицине, пищевой индустрии и экологии.