Номер 4, страница 190 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Тестовые задания. Параграф 41. Генетическая связь неорганических и органических веществ. Глава VII. Неметаллы - номер 4, страница 190.

Условие.

4. Определить наличие карбонат-иона ($CO_3^{2-}$) в растворе можно с помощью раствора

1) нитрата калия

2) соляной кислоты

3) гидроксида натрия

4) хлорида натрия

Решение.

Решение 2.

Решение

Чтобы определить наличие карбонат-иона ($CO_3^{2-}$) в растворе, необходимо найти реагент, который вступает с ним в качественную реакцию. Качественной реакцией называют реакцию, сопровождающуюся явным внешним признаком, таким как выделение газа, выпадение осадка или изменение окраски раствора.

Карбонат-ион — это анион слабой и неустойчивой угольной кислоты ($H_2CO_3$). Характерной реакцией для обнаружения карбонат-ионов является их взаимодействие с более сильными кислотами. При этом образуется угольная кислота, которая мгновенно разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$), что наблюдается как "вскипание" раствора из-за выделения пузырьков газа.

Рассмотрим предложенные варианты реагентов:

1) нитрата калия

Нитрат калия ($KNO_3$) — это растворимая соль. При добавлении его раствора к раствору, содержащему карбонат-ионы (например, к раствору карбоната натрия $Na_2CO_3$), возможна реакция ионного обмена:
$2KNO_3 + Na_2CO_3 \rightarrow K_2CO_3 + 2NaNO_3$
Все исходные вещества и продукты реакции являются растворимыми в воде солями. Никаких видимых изменений (осадка, газа) не произойдет. Следовательно, этот реагент не подходит для обнаружения карбонат-ионов.

2) соляной кислоты

Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота. Она реагирует с карбонат-ионами по следующей реакции ионного обмена:
$CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$
В результате реакции образуется вода и выделяется углекислый газ ($CO_2$), что наблюдается как вскипание раствора (выделение пузырьков газа). Это является качественной реакцией на карбонат-ион. Следовательно, соляная кислота подходит для определения карбонат-ионов.

3) гидроксида натрия

Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание (щелочь). Карбонат-ион не будет реагировать с гидроксид-ионами в растворе, так как оба являются анионами и не образуют друг с другом осадка, газа или слабого электролита. Видимых изменений не произойдет.

4) хлорида натрия

Хлорид натрия ($NaCl$) — это соль. По аналогии с нитратом калия, при смешивании с раствором другого карбоната (например, $K_2CO_3$) реакция обмена не будет протекать до конца, так как не образуется нерастворимое или газообразное вещество. Видимых признаков реакции не будет.

Таким образом, для определения наличия карбонат-иона в растворе следует использовать раствор соляной кислоты.

Ответ: 2