§33. Реакции обмена

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Реакция_обмена
2. https://interneturok.ru/lesson/chemistry/8−klass/bklassy−neorganicheskih−vewestv−b/reaktsiya−neytralizatsii
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Нейтрализация
4. https://nauka.club/khimiya/reaktsiya−neytralizatsii.html

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

                           Реакции нейтрализации
Сущность реакции нейтрализации заключается в том, что кислота и основание вступают во взаимодействие. Они обмениваются активными компонентами. Происходит нейтрализация обоих составляющих. В итоге получается вода и соль, имеющие нейтральную реакцию среды.
Общий принцип взаимодействия выглядит следующим образом: кислота соединяется со щёлочью, обменивается активными компонентами, в результате чего получается нейтральная соль и вода. Если получившийся раствор нагреть, вода постепенно испарится. В колбе останется осадок — поваренная соль.
В большинстве своем, реакции нейтрализации экзотермичны. Тем не менее, существуют также и эндотермические реакции нейтрализации.
Процесс химической нейтрализации может происходить между веществами с разной активностью: сильной кислотой и таким же основанием или между слабой кислотой и сильной щёлочью. В химии выделяют 2 типа реакции:
− необратимые — получившиеся вещества не распадаются, то есть реакция протекает в 1 сторону. Обычно так протекает реакция сильной кислоты и сильного основания.
− обратимые — протекают в обе стороны. То есть соль может распадаться и снова получается кислота и основание. Встречаются, если слабый компонент встречается с сильным.
Применение на практике.
Методы нейтрализации положены в основу титриметрического анализа. Титрование используется во многих сферах:
1.. В диагностике заболеваний пищеварительной системы титрование применяют для определения количества соляной кислоты в желудочном соке.
2. В фармакологии и аналитической химии титрование применяют для определения количества органических и неорганических кислот в составе вещества. Кроме того, метод позволяет определить, проходят ли лекарственные средства через клеточные мембраны и с какой скоростью.
3. Метод нейтрализации используется в пищевой и химической промышленности. С его помощью определяют количество кислоты или щёлочи в том или ином веществе, продукте или жидкости.
Нередко эта химическая реакция используется в быту.

?. Вопросы и задания

1. Какие реакции называют реакциями обмена? Чем они отличаются от реакций соединения, разложения и замещения?

Ответ:

Реакции обмена – это реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.
Они отличаются от других реакций тем, что в данном типе реакции два сложных вещества обмениваются своими частями, то есть из сложных веществ образуются сложные вещества.
В случае реакций разложения из одного сложного вещества образуется два и более простых и/или сложных веществ.
При протекании реакций соединения из двух или более простых и/или сложных веществ образуется одно сложное.
В реакциях замещения − из одного простого и одного сложного образуется одно сложное и одно простое.

2. Можно ли утверждать, что взаимодействие раствора карбоната какого−либо металла и кислоты является только реакцией обмена? Почему?

Ответ:

$CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}CO3$
Из реакции видно, что два сложных вещества обмениваются своими составными частями, поэтому это реакция обмена.
Однако, в результате реакции образуется угольная кислота, которая быстро разлагается на углекислый газ и воду.
$ H_{2}CO3 = H_{2}O + CO_{2}$↑.
Таким образом, любая реакция между карбонатом какого−либо металла и кислотой включает и реакцию обмена, и реакцию разложения.

3. Запишите уравнения реакций обмена между растворами:
а) хлорида кальция и фосфата калия;
б) серной кислоты и гидроксида железа (III).

Ответ:

а) $3CaCl_{2} + 2K_{3}PO_{4} = Ca_{3}(PO_{4})_{2}↓ + 6KCl$
б) $3H_{2}SO_{4} + 2Fe(OH)_{3} = Fe_{2}(SO_{4})_{3}↓ + 6H_{2}O$

4. Какие из реакций обмена, схемы которых:
а) $BaCl_{2} + AgNO_{3}$ ⟶
б) $Cu(NO_{3})_{2} + NaCl $⟶
в) $Pb(NO_{3})_{2} + K_{2}S$ ⟶
г) $MgCl_{2} + K_{2}SO_{4}$ ⟶
д) $HNO_{3} + ZnSO_{4}$ ⟶
е) $Ca(NO_{3})_{2} + H_{3}PO_{4} $⟶
ж) $Ba(NO_{3})_{2} + Na_{2}SO_{4} $⟶
будут протекать до конца?
Для ответа воспользуйтесь таблицей растворимости гидроксидов и солей в воде.

Ответ:

а) $BaCl_{2} + 2AgNO_{3} ⟶ Ba(NO_{3})_{2} + 2AgCl↓$ ;
б) $Cu(NO_{3})_{2} + 2NaCl ⇄ CuCl_{2} + 2NaNO_{3}$ ;
в) $Pb(NO_{3})_{2} + K_{2}S ⟶ 2KNO_{3} + PbS↓ $ ;
г) $MgCl_{2} + K_{2}SO_{4} ⇄ MgSO_{4} + 2KCl$ ;
д) $2HNO_{3} + ZnSO_{4} ⇄ H_{2}SO_{4} + Zn(NO_{3})_{2}$ ;
е) $3Ca(NO_{3})_{2} + 2H_{3}PO_{4} ⟶ 6HNO_{3} + Ca_{3}(PO_{4})_{2}↓ $ ;
ж) $Ba(NO_{3})_{2} + Na_{2}SO_{4} ⟶ 2NaNO_{3} + BaSO_{4}↓$.
До конца будут протекать только те реакции, в результате которых образуется осадок. В остальных реакциях все соли/реагенты растворимы, реакции обратимые.

5. Определите количество вещества гидроксида натрия, которое потребуется для полной нейтрализации 980 г 20%−го раствора серной кислоты.

Ответ:

Дано:
m (р−ра) = 980 г;
ω ($H_{3}PO_{4}$) = 30%;
_____________
n (NaOH) − ?
Решение:
$H_{3}PO_{4} + 3NaOH = Na_{3}PO_{4} + 3H_{2}O$;
$ω (H_{3}PO_{4}) = \frac {30}{100}$ = 0,3;
m (вещ−во) = m (р−ра) * ω;
m ($H_{3}PO_{4}$) = m (р−ра) * ω ($H_{3}PO_{4}$) = 980 * 0,3 = 294 г;
$n = \frac{m}{M}$;
M ($H_{3}PO_{4}$) = 3 * Ar (H) + 1 * Ar (P) + 4 * Ar (O) = 3 * 1 + 1 * 31 + 4 * 16 = 98 г/моль;
$n (H_{3}PO_{4}) = \frac{m (H_{3}PO_{4})}{M (H_{3}PO_{4})} = \frac {294}{98}$ = 3 моль.
Запишем уравнение реакции и составим пропорции:
$\underset{1 моль}{\overset{3 моль}{H_{3}PO_{4}}} + \underset{3 моль}{\overset{x моль}{3NaOH}} = Na_{3}PO_{4} + 3H_{2}O$;
$x = n (NaOH) = \frac{3 * 3}{1} = 9$ моль.
Ответ. 9 моль.

6. Вычислите количество вещества и массу осадка, выпавшего при взаимодействии 20%−го раствора сульфата меди (II) массой 980 г с необходимым количеством гидроксида калия.

Ответ:

Дано:
m (р−ра) = 980 г;
ω($CuSO_{4}$) = 20%;
_____________
n ($Cu(OH)_{2}$) − ?
m ($Cu(OH)_{2}$) − ?
Решение:
$CuSO_{4} + 2KOH = K_{2}SO_{4} + Cu(OH)_{2}↓$;
$ω (CuSO_{4}) = \frac {20}{100}$ = 0,2;
m (вещ−во) = m (р−ра) * ω;
$m (CuSO_{4}) = m (р-ра) * ω (CuSO_{4}) = 980 * 0,2 = 196$ г;
$n = \frac{m}{M}$;
M ($CuSO_{4}$) = 1 * Ar (Cu) + 1 * Ar (S) + 4 * Ar (O) = 1 * 64 + 1 * 32 + 4 * 16 = 160 г/моль;
$n (CuSO_{4}) = \frac{m (CuSO_{4})}{M (CuSO_{4})} = \frac {196}{160}$ = 1,225 моль.
Запишем уравнение реакции и составим пропорции:
$\underset{1 моль}{\overset{1,225 моль}{CuSO_{4}}} + 2KOH = K_{2}SO_{4} +\underset{1 моль}{\overset{x моль}{Cu(OH)_{2}}}$;
$x = n (Cu(OH)_{2}) = \frac{1,225 * 1}{1} = 1,225$ моль;
m = n * M;
M (($Cu(OH)_{2}$)) = 1 * Ar (Cu) + 2 * Ar (O) + 2 * Ar (H) = 1 * 64 + 2 * 16 + 2 * 1 = 98 г/моль;
$m (Cu(OH)_{2}) = n (Cu(OH)_{2}) * M (Cu(OH)_{2}) = 1,225 * 98 = 120$ г.
Ответ. 1,225 моль; 120 г.