Номер 4, страница 88 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 18. Азотная кислота и её соли. Глава 1. Неметаллы - номер 4, страница 88.

Условие.

4. При помощи какой химической реакции можно отличить нитрат калия от нитрита калия?

Решение.

Решение 2.

Отличить нитрат калия ($KNO_3$) от нитрита калия ($KNO_2$) можно с помощью качественных реакций на нитрит-ион ($NO_2^−$). Основное различие в химических свойствах этих анионов заключается в том, что нитрит-ион, содержащий азот в промежуточной степени окисления +3, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, а также является анионом слабой азотистой кислоты. Нитрат-ион ($NO_3^−$), где азот находится в высшей степени окисления +5, является сильным окислителем (обычно в концентрированной кислой среде) и анионом сильной азотной кислоты.

Решение

Для распознавания этих двух солей можно провести одну из следующих химических реакций.

Способ 1: Взаимодействие с сильной кислотой

Этот метод основан на том, что нитрит калия является солью слабой и неустойчивой кислоты.

Проведение опыта: В две пробирки с водными растворами исследуемых солей добавить по несколько капель сильной кислоты, например, разбавленной серной кислоты ($H_2SO_4$).

Наблюдения:
1. В пробирке с нитритом калия ($KNO_2$) начнется выделение пузырьков газа. Выделяющийся бесцветный оксид азота(II) ($NO$) на воздухе мгновенно окисляется до оксида азота(IV) ($NO_2$) — газа бурого цвета с резким запахом.
Уравнения реакций:
$2KNO_2 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2HNO_2$
$2HNO_2 \text{ (неуст.)} \rightarrow H_2O + NO\uparrow + NO_2\uparrow$
$2NO\uparrow + O_2 \text{ (из воздуха)} \rightarrow 2NO_2\uparrow \text{ (бурый газ)}$
2. В пробирке с нитратом калия ($KNO_3$) никаких видимых изменений не произойдет, так как он является солью сильной кислоты и не вступает в реакцию ионного обмена с другой сильной кислотой в данных условиях.

Способ 2: Взаимодействие с перманганатом калия

Этот метод основан на восстановительных свойствах нитрит-иона.

Проведение опыта: В две пробирки с растворами исследуемых солей добавить по нескольку капель раствора перманганата калия ($KMnO_4$), подкисленного серной кислотой. Раствор перманганата калия имеет интенсивную фиолетовую окраску.

Наблюдения:
1. В пробирке с нитритом калия ($KNO_2$) произойдет быстрое обесцвечивание фиолетового раствора перманганата, так как нитрит-ион окисляется до нитрат-иона, а марганец восстанавливается до бесцветного иона $Mn^{2+}$.
Уравнение реакции:
$5KNO_2 + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5KNO_3 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 3H_2O$
2. В пробирке с нитратом калия ($KNO_3$) фиолетовая окраска раствора сохранится, так как азот в нитрат-ионе находится в высшей степени окисления (+5) и в данных условиях не окисляется, следовательно, реакция не идет.

Ответ: Чтобы отличить нитрат калия от нитрита калия, можно использовать качественную реакцию на нитрит-ион. Например, при добавлении к раствору вещества сильной кислоты (например, $H_2SO_4$) из нитрита калия будет выделяться бурый газ $NO_2$, а из нитрата калия — нет. Другой способ — реакция с подкисленным раствором перманганата калия $KMnO_4$: нитрит калия обесцветит фиолетовый раствор, а нитрат калия — нет.