Страница 47 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Запишите молекулярное уравнение реакции между сульфатом магния и фосфатом щелочного металла.

Решение

Для того чтобы записать молекулярное уравнение реакции, необходимо определить формулы исходных веществ (реагентов) и продуктов реакции, а затем уравнять количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения. В качестве щелочного металла для примера возьмем натрий (Na).

1. Определение формул реагентов.
- Сульфат магния: состоит из иона магния $Mg^{2+}$ и сульфат-иона $SO_4^{2-}$. Так как заряды ионов равны по модулю и противоположны по знаку, формула вещества — $MgSO_4$.
- Фосфат натрия (фосфат щелочного металла): состоит из иона натрия $Na^{+}$ и фосфат-иона $PO_4^{3-}$. Для составления формулы соли необходимо, чтобы суммарный заряд был равен нулю. Поэтому на один фосфат-ион приходится три иона натрия. Формула фосфата натрия — $Na_3PO_4$.

2. Определение продуктов реакции.
Данная реакция является реакцией ионного обмена между двумя солями. Реакция протекает, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, вода). В данном случае катионы ($Mg^{2+}$ и $Na^{+}$) и анионы ($SO_4^{2-}$ и $PO_4^{3-}$) меняются местами.
Продуктами реакции будут фосфат магния и сульфат натрия.
- Фосфат магния: состоит из ионов $Mg^{2+}$ и $PO_4^{3-}$. Для нейтральности молекулы нужно 3 иона магния (суммарный заряд $3 \cdot (+2) = +6$) и 2 фосфат-иона (суммарный заряд $2 \cdot (-3) = -6$). Формула — $Mg_3(PO_4)_2$. Согласно таблице растворимости, фосфат магния является нерастворимым веществом и выпадает в осадок ($Mg_3(PO_4)_2 \downarrow$), что является движущей силой реакции.
- Сульфат натрия: состоит из ионов $Na^{+}$ и $SO_4^{2-}$. Для нейтральности молекулы нужно 2 иона натрия. Формула — $Na_2SO_4$. Это растворимая в воде соль.

3. Составление и уравнивание молекулярного уравнения.
Запишем схему реакции:
$MgSO_4 + Na_3PO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
Теперь расставим стехиометрические коэффициенты, чтобы число атомов каждого элемента в левой и правой частях было одинаковым.
- Справа 3 атома магния (Mg), следовательно, перед формулой $MgSO_4$ слева ставим коэффициент 3.
$3MgSO_4 + Na_3PO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
- Справа 2 фосфат-иона ($PO_4$), следовательно, перед формулой $Na_3PO_4$ слева ставим коэффициент 2.
$3MgSO_4 + 2Na_3PO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
- Теперь слева $2 \cdot 3 = 6$ атомов натрия (Na). Чтобы справа тоже было 6, ставим коэффициент 3 перед $Na_2SO_4$.
$3MgSO_4 + 2Na_3PO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + 3Na_2SO_4$
- Проверяем количество сульфат-ионов ($SO_4$): слева их 3 (из $3MgSO_4$), и справа их тоже 3 (из $3Na_2SO_4$). Уравнение сбалансировано.

Итоговое молекулярное уравнение реакции:
$3MgSO_4 + 2Na_3PO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + 3Na_2SO_4$

Ответ: $3MgSO_4 + 2Na_3PO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + 3Na_2SO_4$.

Запишите молекулярные уравнения реакций, соответствующие двум последним ионным уравнениям.

Поскольку в задании не предоставлены сами ионные уравнения, для решения будут использованы два характерных примера сокращенных ионных уравнений, которым могут соответствовать реакции из школьного курса химии.

1. Молекулярное уравнение для реакции, соответствующей ионному уравнению с образованием осадка.

Решение

Предположим, одно из ионных уравнений — это реакция образования нерастворимого хлорида серебра:
$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$
Данное сокращенное ионное уравнение показывает, что в реакции участвуют ион серебра $Ag^+$ и хлорид-ион $Cl^-$. Чтобы составить молекулярное уравнение, необходимо подобрать реагенты — растворимые в воде вещества, которые при диссоциации образуют эти ионы.

• Источником ионов серебра $Ag^+$ может служить любая растворимая соль серебра, например, нитрат серебра $AgNO_3$.
• Источником хлорид-ионов $Cl^-$ может служить любая растворимая соль-хлорид (например, хлорид натрия $NaCl$, хлорид калия $KCl$) или соляная кислота $HCl$.

Возьмем в качестве реагентов нитрат серебра и хлорид натрия. Продуктами реакции ионного обмена будут осадок хлорида серебра $AgCl$ и растворимая соль нитрат натрия $NaNO_3$. Запишем молекулярное уравнение:

$AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$
Ионы $Na^+$ и $NO_3^-$ не участвуют в реакции и являются так называемыми "ионами-наблюдателями". При записи полного ионного уравнения и последующем сокращении этих ионов мы получим исходное сокращенное ионное уравнение.

Ответ: $AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$.

2. Молекулярное уравнение для реакции, соответствующей ионному уравнению нейтрализации.

Решение

Предположим, второе ионное уравнение описывает реакцию нейтрализации:

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

Данное сокращенное ионное уравнение показывает суть реакции нейтрализации — взаимодействие ионов водорода $H^+$ (от кислоты) и гидроксид-ионов $OH^-$ (от основания) с образованием слабодиссоциирующего вещества — воды. Чтобы составить молекулярное уравнение, необходимо выбрать конкретную сильную кислоту и сильное основание (щёлочь).

• Источником ионов водорода $H^+$ может быть сильная кислота, например, азотная кислота $HNO_3$ или серная кислота $H_2SO_4$.
• Источником гидроксид-ионов $OH^-$ может быть сильное основание, например, гидроксид калия $KOH$ или гидроксид натрия $NaOH$.

Возьмем в качестве реагентов азотную кислоту и гидроксид калия. Продуктами их взаимодействия будут соль (нитрат калия $KNO_3$) и вода $H_2O$. Запишем молекулярное уравнение:

$HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$
В этом случае "ионами-наблюдателями" являются катион калия $K^+$ и нитрат-ион $NO_3^-$.

Ответ: $HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$.