Номер 31, страница 231 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

8.31. Неизвестная соль растворима в воде, окрашивает пламя в жёлтый цвет, даёт жёлтый осадок с нитратом серебра, окрашивает лакмус в красный цвет. Запишите её формулу.

Решение

Для определения формулы неизвестной соли необходимо проанализировать каждый из признаков, указанных в условии задачи.

1. «окрашивает пламя в жёлтый цвет». Это качественная реакция на катионы натрия ($Na^+$). Таким образом, неизвестная соль является солью натрия.

2. «даёт жёлтый осадок с нитратом серебра ($AgNO_3$)». Реакция с нитратом серебра используется для обнаружения некоторых анионов. Жёлтый осадок образуется при взаимодействии ионов серебра ($Ag^+$) с иодид-ионами ($I^-$) или фосфат-ионами ($PO_4^{3-}$).
$Ag^+ + I^- \rightarrow AgI\downarrow$ (иодид серебра, жёлтый осадок)
$3Ag^+ + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow$ (фосфат серебра, жёлтый осадок)
Следовательно, анионом в соли может быть иодид или фосфат (а также его кислые формы: гидрофосфат или дигидрофосфат).

3. «окрашивает лакмус в красный цвет». Лакмус приобретает красный цвет в кислой среде ($pH < 7$). Это означает, что водный раствор данной соли является кислым. Кислая среда в растворе соли, образованной катионом сильного основания ($Na^+$ от $NaOH$), может быть создана только в том случае, если анион является кислотным остатком слабой многоосновной кислоты, и соль является кислой.

Проанализируем возможные варианты соли:

- Иодид натрия ($NaI$). Эта соль образована сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HI$). Растворы таких солей нейтральны ($pH \approx 7$), так как гидролиз не происходит. Этот вариант не подходит.

- Соли фосфорной кислоты ($H_3PO_4$). Фосфорная кислота является слабой трёхосновной кислотой и может образовывать три ряда солей: фосфаты (например, $Na_3PO_4$), гидрофосфаты (например, $Na_2HPO_4$) и дигидрофосфаты (например, $NaH_2PO_4$). Все они дадут жёлтый осадок $Ag_3PO_4$ с нитратом серебра. Определим среду их растворов:
- Раствор фосфата натрия ($Na_3PO_4$) имеет сильнощелочную среду из-за гидролиза фосфат-иона: $PO_4^{3-} + H_2O \rightleftharpoons HPO_4^{2-} + OH^-$. Этот вариант не подходит.
- Раствор гидрофосфата натрия ($Na_2HPO_4$) имеет слабощелочную среду. Для гидрофосфат-иона ($HPO_4^{2-}$) процесс гидролиза ($HPO_4^{2-} + H_2O \rightleftharpoons H_2PO_4^- + OH^-$) преобладает над процессом диссоциации ($HPO_4^{2-} \rightleftharpoons H^+ + PO_4^{3-}$). Этот вариант не подходит.
- Раствор дигидрофосфата натрия ($NaH_2PO_4$) имеет слабокислую среду. Для дигидрофосфат-иона ($H_2PO_4^-$) процесс диссоциации ($H_2PO_4^- \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$) преобладает над процессом гидролиза ($H_2PO_4^- + H_2O \rightleftharpoons H_3PO_4 + OH^-$). Образующиеся в результате диссоциации ионы водорода ($H^+$) создают кислую среду. Этот вариант полностью соответствует всем условиям задачи.

Таким образом, неизвестная соль — это дигидрофосфат натрия.

Ответ: $NaH_2PO_4$.