Номер 185, страница 212 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.185. Назовите соль, которая реагирует как с соляной кислотой, так и с раствором гидроксида натрия с выделением газов, причём объёмы этих газов равны.

Найти:

Формулу и название соли, которая реагирует с соляной кислотой и с раствором гидроксида натрия с выделением равных объемов газов.

Решение:

Для решения задачи необходимо определить катион и анион соли, исходя из её химических свойств, описанных в условии.

1. Реакция с щелочью. Соль реагирует с раствором гидроксида натрия ($NaOH$) с выделением газа. Это является качественной реакцией на ион аммония ($NH_4^+$). При взаимодействии иона аммония с гидроксид-ионами ($OH^-$) выделяется газообразный аммиак ($NH_3$):

$NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3 \uparrow + H_2O$

Следовательно, катионом в составе искомой соли является ион аммония $NH_4^+$.

2. Реакция с кислотой. Соль реагирует с соляной кислотой ($HCl$) с выделением газа. Это означает, что анион соли должен быть кислотным остатком слабой кислоты, которая при протонировании образует летучее или нестабильное соединение, разлагающееся с выделением газа. Примерами таких анионов являются карбонат- ($CO_3^{2-}$), гидрокарбонат- ($HCO_3^-$), сульфит- ($SO_3^{2-}$), гидросульфит- ($HSO_3^-$) и другие подобные ионы.

3. Условие равенства объемов газов. Согласно закону Авогадро, при одинаковых температуре и давлении равные объемы различных газов содержат одинаковое число молей. Это означает, что из определенного количества вещества (моль) исходной соли должно образоваться одинаковое количество вещества (моль) газа как в реакции с кислотой, так и в реакции со щелочью.

Исходя из этого, проверим различные соли аммония. Искомая соль должна быть образована одним катионом аммония и одним анионом, способным выделить один моль газа при реакции с кислотой.

Рассмотрим кислую соль — гидрокарбонат аммония ($NH_4HCO_3$).

Реакция с соляной кислотой:

$NH_4HCO_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl + H_2O + CO_2 \uparrow$

Из 1 моль гидрокарбоната аммония образуется 1 моль углекислого газа ($CO_2$).

Реакция с избытком гидроксида натрия. В данном случае щелочь будет реагировать как с кислотным остатком, так и с катионом аммония:

$NH_4HCO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + NH_3 \uparrow + 2H_2O$

Из 1 моль гидрокарбоната аммония образуется 1 моль аммиака ($NH_3$).

Таким образом, при реакции одного и того же количества вещества гидрокарбоната аммония с кислотой и щелочью выделяются равные молярные количества газов ($CO_2$ и $NH_3$). Следовательно, их объемы также будут равны.

Ответ: Гидрокарбонат аммония, формула $NH_4HCO_3$.