Номер 11, страница 43 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Фосфорная кислота в растворе вступает в реакцию ионного обмена с веществами, формулы которых

1) $KOH$

2) $HCl$

3) $KNO_3$

4) $CaCl_2$

5) $Zn$

Фосфорная кислота, формула которой $H_3PO_4$, является трехосновной кислотой средней силы. В растворах она вступает в реакции ионного обмена. Реакции ионного обмена протекают до конца, если в их результате образуется малодиссоциирующее вещество (например, вода), газ или осадок. Проанализируем взаимодействие фосфорной кислоты с каждым из предложенных веществ.

1) KOH

Гидроксид калия (KOH) — это сильное основание (щёлочь). Реакция между кислотой и основанием называется реакцией нейтрализации и является частным случаем реакции ионного обмена. В результате взаимодействия фосфорной кислоты и гидроксида калия образуется соль (фосфат калия) и вода, которая является слабым электролитом. Это является условием протекания реакции.

Молекулярное уравнение реакции:

$H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $H_3PO_4$ — кислота средней силы и диссоциирует ступенчато, для простоты запишем её диссоциацию по первой ступени, но реакция нейтрализации идет до конца):

$3H^+ + PO_4^{3-} + 3K^+ + 3OH^- \rightarrow 3K^+ + PO_4^{3-} + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение показывает образование воды:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Реакция идет, так как образуется слабый электролит — вода.

Ответ: вступает в реакцию ионного обмена.

2) HCl

Соляная кислота (HCl) — сильная кислота. Реакция ионного обмена между двумя кислотами не происходит, так как при обмене ионами не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. В растворе будут присутствовать ионы обеих кислот.

$H_3PO_4 + HCl \nrightarrow$

Ответ: не вступает в реакцию ионного обмена.

3) KNO₃

Нитрат калия ($KNO_3$) — это соль, образованная сильным основанием (KOH) и сильной кислотой ($HNO_3$). При гипотетической реакции ионного обмена между фосфорной кислотой и нитратом калия должны были бы образоваться азотная кислота ($HNO_3$) и фосфат калия ($K_3PO_4$).

$H_3PO_4 + 3KNO_3 \rightleftharpoons K_3PO_4 + 3HNO_3$

Оба продукта (азотная кислота и фосфат калия) хорошо растворимы в воде и являются сильными электролитами. Реакция обратима и не протекает в заметной степени в прямом направлении.

Ответ: не вступает в реакцию ионного обмена.

4) CaCl₂

Хлорид кальция ($CaCl_2$) — это растворимая соль. При взаимодействии фосфорной кислоты с хлоридом кальция происходит реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$), который выпадает в осадок.

Молекулярное уравнение реакции:

$2H_3PO_4 + 3CaCl_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6HCl$

Полное ионное уравнение:

$2H_3PO_4 + 3Ca^{2+} + 6Cl^- \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H^+ + 6Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$2H_3PO_4 + 3Ca^{2+} \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H^+$

Или, если считать фосфорную кислоту полностью диссоциированной (упрощенный вариант):

$3Ca^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow$

Реакция идет, так как образуется осадок.

Ответ: вступает в реакцию ионного обмена.

5) Zn

Цинк (Zn) — это металл, стоящий в ряду активности металлов до водорода. Он может реагировать с кислотами, но эта реакция является реакцией замещения, а не ионного обмена. Реакции замещения с участием простых веществ относятся к окислительно-восстановительным реакциям.

$3Zn + 2H_3PO_4 \rightarrow Zn_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2\uparrow$

Хотя в результате образуются осадок и газ, по своему механизму это не ионный обмен, а реакция замещения (окислительно-восстановительная).

Ответ: не вступает в реакцию ионного обмена.