Лабораторный опыт №35, страница 214 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 35. Распознавание фосфатов

Налейте в пробирку 1—2 мл раствора фосфата натрия или калия. С помощью пипетки добавьте к нему несколько капель раствора нитрата серебра. Что наблюдаете? Запишите молекулярное и ионное уравнения. Можно ли считать эту реакцию качественной на фосфат-ион? Добавьте к содержимому пробирки азотную кислоту до растворения осадка. Почему это происходит?

Решение

Что наблюдаете?
При добавлении раствора нитрата серебра ($AgNO_3$) к раствору фосфата натрия ($Na_3PO_4$) или калия ($K_3PO_4$) происходит реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимое в воде вещество — фосфат серебра ($Ag_3PO_4$). Визуально это наблюдается как выпадение осадка характерного ярко-желтого цвета.
Ответ: Наблюдается образование ярко-желтого осадка.

Запишите молекулярное и ионное уравнения.
Для примера используем реакцию между фосфатом натрия и нитратом серебра.
Молекулярное уравнение:
$Na_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3NaNO_3$
Полное ионное уравнение (показывает все ионы, присутствующие в растворе):
$3Na^+ + PO_4^{3-} + 3Ag^+ + 3NO_3^- \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3Na^+ + 3NO_3^-$
Сокращенное ионное уравнение (показывает только те ионы, которые непосредственно участвуют в образовании осадка):
$3Ag^+ + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow$
Ответ: Молекулярное уравнение: $Na_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3NaNO_3$. Сокращенное ионное уравнение: $3Ag^+ + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow$.

Можно ли считать эту реакцию качественной на фосфат-ион?
Да, данная реакция является качественной на фосфат-ион ($PO_4^{3-}$). Качественная реакция должна приводить к легко наблюдаемому и характерному изменению (например, выпадение осадка определенного цвета, выделение газа, изменение окраски раствора). Образование ярко-желтого осадка фосфата серебра является таким признаком. Важным дополнением к этому тесту является проверка растворимости осадка в азотной кислоте, что позволяет отличить фосфат-ионы от других ионов (например, галогенид-ионов), которые также могут образовывать осадки с ионами серебра, но эти осадки (кроме фторида) в азотной кислоте нерастворимы.
Ответ: Да, можно, так как образуется осадок характерного ярко-желтого цвета, растворимый в азотной кислоте.

Добавьте к содержимому пробирки азотную кислоту до растворения осадка. Почему это происходит?
Осадок фосфата серебра ($Ag_3PO_4$) растворяется при добавлении азотной кислоты ($HNO_3$). Это происходит потому, что фосфат серебра — это соль, образованная катионом серебра и анионом слабой фосфорной кислоты ($H_3PO_4$). Азотная кислота является сильной кислотой и диссоциирует в растворе на ионы водорода ($H^+$) и нитрат-ионы ($NO_3^-$). Ионы водорода ($H^+$) вступают в реакцию с фосфат-ионами ($PO_4^{3-}$), образуя молекулы слабой, то есть малодиссоциирующей, фосфорной кислоты.
Уравнение реакции:
$Ag_3PO_4 \downarrow + 3HNO_3 \rightarrow 3AgNO_3 + H_3PO_4$
Сокращенное ионное уравнение этого процесса:
$Ag_3PO_4 \downarrow + 3H^+ \rightarrow 3Ag^+ + H_3PO_4$
В результате этой реакции концентрация фосфат-ионов в растворе резко уменьшается. Согласно принципу Ле Шателье, это смещает равновесие диссоциации осадка $Ag_3PO_4 \rightleftharpoons 3Ag^+ + PO_4^{3-}$ вправо, что и приводит к его полному растворению.
Ответ: Растворение происходит, так как сильная азотная кислота реагирует с фосфат-ионами (анионами слабой кислоты), связывая их в молекулы слабой фосфорной кислоты ($H_3PO_4$), что приводит к смещению равновесия и растворению осадка $Ag_3PO_4$.