Номер 3, страница 274 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Реакции ионного обмена в растворах протекают до конца (являются необратимыми), если в результате образуется вещество, уходящее из сферы реакции. Такими веществами могут быть:

• газ ($\uparrow$);
• осадок ($\downarrow$);
• слабый электролит (например, вода $H_2O$).

В данной задаче мы определяем протекание реакции по выделению газа, который в некоторых случаях можно обнаружить по запаху.

а) карбоната калия и соляной кислоты

При смешивании растворов карбоната калия ($K_2CO_3$) и соляной кислоты (HCl) происходит реакция обмена. Карбонат калия — это соль слабой угольной кислоты ($H_2CO_3$), а соляная кислота — сильная. Сильная кислота вытесняет слабую из её соли. Образующаяся угольная кислота неустойчива и сразу разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$), который выделяется в виде пузырьков. Выделение газа смещает равновесие реакции вправо, и она протекает до конца. Углекислый газ не имеет запаха, поэтому обнаружить его по запаху невозможно, но можно наблюдать его выделение (вскипание).

Молекулярное уравнение реакции:

$K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2K^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ: Реакция протекает до конца, так как выделяется углекислый газ ($CO_2$), который является продуктом, уходящим из сферы реакции. Однако этот газ не имеет запаха.

б) сульфида натрия и серной кислоты

При смешивании растворов сульфида натрия ($Na_2S$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) происходит реакция обмена. Сульфид натрия — соль слабой сероводородной кислоты ($H_2S$), а серная кислота — сильная. В результате реакции выделяется сероводород — газ с резким неприятным запахом тухлых яиц. Выделение газа свидетельствует о том, что реакция протекает до конца.

Молекулярное уравнение реакции:

$Na_2S + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2S\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + S^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2S\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$S^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S\uparrow$

Ответ: Реакция протекает до конца, так как выделяется газ сероводород ($H_2S$) с характерным запахом.

в) хлорида цинка и азотной кислоты

Хлорид цинка ($ZnCl_2$) — соль, образованная сильной кислотой (HCl). Азотная кислота ($HNO_3$) также является сильной. При их смешивании реакция обмена не идет, так как в растворе находятся только ионы сильных электролитов, и не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. Все вещества остаются в растворе в виде ионов.

$ZnCl_2 + 2HNO_3 \nrightarrow$

В ионном виде:

$Zn^{2+} + 2Cl^- + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^- + 2H^+ + 2NO_3^-$

Ответ: Реакция не протекает до конца, так как не образуется ни газа, ни осадка, ни слабого электролита.

г) сульфита натрия и серной кислоты

При смешивании растворов сульфита натрия ($Na_2SO_3$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) происходит реакция обмена. Сульфит натрия — соль слабой сернистой кислоты ($H_2SO_3$). Образующаяся в ходе реакции сернистая кислота неустойчива и при небольшом нагревании разлагается на воду и сернистый газ ($SO_2$) с резким, удушливым запахом (запах зажженной спички). Выделение газа смещает равновесие вправо, и реакция идет до конца.

Молекулярное уравнение реакции:

$Na_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + SO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + SO_3^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2O + SO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$SO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + SO_2\uparrow$

Ответ: Реакция протекает до конца, так как выделяется сернистый газ ($SO_2$) с резким запахом.

д) сульфата меди (II) и азотной кислоты

Сульфат меди (II) ($CuSO_4$) — соль сильной серной кислоты ($H_2SO_4$). Азотная кислота ($HNO_3$) также сильная. При их взаимодействии реакция обмена не происходит, так как все исходные вещества и возможные продукты являются сильными, хорошо растворимыми электролитами. Видимых изменений и запаха не наблюдается.

$CuSO_4 + 2HNO_3 \nrightarrow$

В ионном виде:

$Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2H^+ + 2NO_3^-$

Ответ: Реакция не протекает до конца, так как не образуется ни газа, ни осадка, ни слабого электролита.