Номер 30, страница 231 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

8.30. Неизвестная соль растворима в воде, окрашивает пламя в фиолетовый цвет, даёт жёлтый осадок с нитратом серебра, окрашивает метилоранж в жёлтый цвет, не реагирует с углекислым газом. Запишите её формулу.

Дано:

Неизвестная соль обладает следующими свойствами:
1. Растворима в воде.
2. Окрашивает пламя в фиолетовый цвет.
3. Даёт жёлтый осадок с нитратом серебра ($AgNO_3$).
4. Окрашивает метилоранж в жёлтый цвет.
5. Не реагирует с углекислым газом ($CO_2$).

Найти:

Формулу неизвестной соли.

Решение:

Для определения формулы соли необходимо последовательно установить её катион и анион, используя данные из условия задачи.

1. Определение катиона.
Условие, что соль окрашивает пламя в фиолетовый цвет, является качественной реакцией на ионы калия ($K^+$). Следовательно, катионом в составе соли является калий.

2. Определение аниона.
a) Взаимодействие с нитратом серебра. Соль даёт жёлтый осадок с $AgNO_3$. Жёлтый осадок с ионами серебра ($Ag^+$) могут образовывать иодид-ионы ($I^-$), давая иодид серебра $AgI$, и фосфат-ионы ($PO_4^{3-}$), давая фосфат серебра $Ag_3PO_4$.
$K^+ + I^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgI\downarrow \text{(жёлтый)} + KNO_3$
$3K^+ + PO_4^{3-} + 3Ag^+ + 3NO_3^- \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow \text{(жёлтый)} + 3KNO_3$
Таким образом, возможные соли — иодид калия ($KI$) или фосфат калия ($K_3PO_4$).

b) Среда раствора. Водный раствор соли окрашивает метилоранж в жёлтый цвет. Это означает, что среда раствора является нейтральной или щелочной (pH > 4.4).

• Иодид калия ($KI$) — соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HI$). Раствор этой соли нейтрален ($pH \approx 7$), что соответствует жёлтой окраске метилоранжа.
• Фосфат калия ($K_3PO_4$) — соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и слабой кислотой ($H_3PO_4$). В растворе она гидролизуется по аниону ($PO_4^{3-} + H_2O \rightleftharpoons HPO_4^{2-} + OH^-$), создавая щелочную среду ($pH > 7$), что также соответствует жёлтой окраске метилоранжа.

c) Взаимодействие с углекислым газом. Соль не реагирует с углекислым газом ($CO_2$). Углекислый газ, растворяясь в воде, образует слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$).

• Раствор иодида калия ($KI$) нейтрален и не будет вступать в реакцию с угольной кислотой. Это соответствует условию задачи.
• Раствор фосфата калия ($K_3PO_4$) имеет сильнощелочную среду. Угольная кислота, будучи более сильной, чем фосфорная кислота по третьей ступени, будет реагировать с фосфатом калия:
  $2K_3PO_4 + CO_2 + H_2O \rightarrow 2K_2HPO_4 + K_2CO_3$
  Это противоречит условию, что реакция не идёт.

Таким образом, на основании совокупности всех признаков можно сделать однозначный вывод, что неизвестная соль — это иодид калия.

Ответ: $KI$.