Номер 11, страница 56, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

11. Имеются два белых порошка А и Б. Вещество А нерастворимо в воде, а Б растворимо в воде. Его раствор имеет значение $pH=3$. Если смешать эти вещества и растворить эту смесь в воде, то раствор будет прозрачным.

а) Какое из этих двух веществ является кислотой? Почему?

б) Если одно из веществ является карбонатом, то какой газ может выделиться при этом взаимодействии?

в) Хотя вещество А нерастворимо в воде, но в смеси с Б и при добавлении воды раствор становится прозрачным. Почему?

г) Предположите, какими веществами являются А и Б? Напишите уравнения проведенных реакций.

а) Какое из этих двух веществ является кислотой? Почему?

Вещество Б является кислотой или образует кислотную среду при растворении в воде. Это следует из того, что его водный раствор имеет значение pH=3. Шкала pH используется для определения кислотности или щелочности раствора. Значения pH меньше 7 соответствуют кислой среде, pH=7 — нейтральной, а pH больше 7 — щелочной. Поскольку pH=3, среда является кислой.

Ответ: Вещество Б, потому что его водный раствор имеет pH=3, что соответствует кислой среде.

б) Если одно из веществ является карбонатом, то какой газ может выделиться при этом взаимодействии?

Если одно из веществ является карбонатом, то при его взаимодействии с кислотой (раствором вещества Б) произойдет реакция, в результате которой выделится углекислый газ. Это характерная качественная реакция на карбонат-ион ($CO_3^{2-}$). Кислота реагирует с карбонатом с образованием соли, воды и углекислого газа.

Ответ: Углекислый газ ($CO_2$).

в) Хотя вещество А нерастворимо в воде, но в смеси с Б и при добавлении воды раствор становится прозрачным. Почему?

Вещество А, будучи нерастворимым в чистой воде, вступает в химическую реакцию с веществом Б (которое, как мы установили, является кислотой) в водной среде. В результате этой реакции образуются новые вещества. Эти продукты реакции являются растворимыми в воде, поэтому исходный нерастворимый осадок исчезает, и конечный раствор становится прозрачным.

Ответ: Потому что нерастворимое вещество А реагирует с кислотным веществом Б с образованием растворимых в воде продуктов.

г) Предположите, какими веществами являются А и Б? Напишите уравнения проведенных реакций.

Исходя из условий задачи, можно предположить:

Вещество А — это нерастворимый в воде карбонат, например, карбонат кальция ($CaCO_3$) или карбонат магния ($MgCO_3$). Это белые порошки.

Вещество Б — это твердая кислота или кислая соль, которая хорошо растворяется в воде, например, гидросульфат натрия ($NaHSO_4$) или лимонная кислота ($C_6H_8O_7$). Это также белые кристаллические вещества.

Выберем в качестве примера следующую пару: А — карбонат кальция, Б — гидросульфат натрия.

Вещество А: карбонат кальция, $CaCO_3$.

Вещество Б: гидросульфат натрия, $NaHSO_4$.

Уравнения реакций:

1. Растворение вещества Б в воде и его диссоциация, что создает кислую среду:

$NaHSO_4 \rightarrow Na^+ + HSO_4^-$

$HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

2. Реакция между нерастворимым карбонатом кальция (А) и кислой средой, созданной гидросульфатом натрия (Б):

$CaCO_3(тв) + 2NaHSO_4(р-р) \rightarrow CaSO_4(р-р/осадок) + Na_2SO_4(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г)\uparrow$

Примечание: Сульфат кальция ($CaSO_4$) малорастворим, но в небольших количествах или в присутствии избытка кислоты раствор может остаться прозрачным. Более удачным примером вещества А был бы карбонат магния ($MgCO_3$), т.к. образующийся сульфат магния ($MgSO_4$) хорошо растворим.

Альтернативная реакция с карбонатом магния:

$MgCO_3(тв) + 2NaHSO_4(р-р) \rightarrow MgSO_4(р-р) + Na_2SO_4(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г)\uparrow$

Ответ: Вещество А — карбонат кальция ($CaCO_3$), вещество Б — гидросульфат натрия ($NaHSO_4$). Уравнение реакции: $CaCO_3 + 2NaHSO_4 \rightarrow CaSO_4 + Na_2SO_4 + H_2o + CO_2$.