Номер 32, страница 43 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 5. Теория электролитической диссоциации. Реакции ионного обмена - номер 32, страница 43.

Условие.

32. К раствору смеси двух солей добавили избыток соляной кислоты. После окончания реакции в растворе, кроме ионов водорода и хлорид-ионов, оказались только катионы натрия. Какие соли могли находиться в исходном растворе?

Решение.

Решение 2.

Решение

Проанализируем условия задачи, чтобы определить состав исходного раствора.

1. В конечном растворе после реакции с избытком соляной кислоты ($HCl$), кроме ионов водорода ($H^+$) и хлорид-ионов ($Cl^-$), присутствуют только катионы натрия ($Na^+$). Это ключевое условие. Оно означает, что обе исходные соли были солями натрия. Если бы в исходном растворе присутствовали другие катионы (например, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$), они бы остались в растворе в виде ионов, так как их хлориды в основном растворимы и они не вступают в реакцию с $HCl$ в данных условиях. Следовательно, исходные соли имели формулы $Na_xA$ и $Na_yB$, где A и B — анионы.

2. К раствору солей добавляли соляную кислоту, и произошла реакция ("После окончания реакции..."). Соляная кислота является сильной кислотой и вступает в реакцию с солями, образованными более слабыми кислотами. Анионы исходных солей ($A^{x-}$ и $B^{y-}$) должны были прореагировать с ионами водорода ($H^+$) из соляной кислоты. Реакция происходит, если в результате образуется газ, осадок или слабый электролит (например, слабая кислота или вода). Анионы сильных кислот (такие как $Cl^-$, $Br^-$, $I^-$, $NO_3^-$, $SO_4^{2-}$) не реагируют с $H^+$, поэтому они не могли быть в составе исходных солей.

Таким образом, для ответа на вопрос нужно подобрать две разные растворимые соли натрия, анионы которых соответствуют слабым кислотам.

Рассмотрим несколько возможных примеров.

Пример 1: Карбонат натрия и сульфит натрия

Исходные соли: карбонат натрия ($Na_2CO_3$) и сульфит натрия ($Na_2SO_3$). Обе соли образованы слабой угольной ($H_2CO_3$) и слабой сернистой ($H_2SO_3$) кислотами.

При добавлении соляной кислоты протекают следующие реакции с выделением газов:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

$Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + SO_2\uparrow$

В ионном виде:

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

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

Конечный раствор будет содержать катионы $Na^+$, хлорид-ионы $Cl^-$ и ионы $H^+$ из избытка кислоты, что полностью соответствует условию задачи.

Пример 2: Силикат натрия и сульфид натрия

Исходные соли: силикат натрия ($Na_2SiO_3$) и сульфид натрия ($Na_2S$). Анионы соответствуют слабой кремниевой ($H_2SiO_3$) и слабой сероводородной ($H_2S$) кислотам.

При добавлении соляной кислоты протекают реакции с образованием нерастворимого осадка и газа:

$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2SiO_3\downarrow$

$Na_2S + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2S\uparrow$

В ионном виде:

$SiO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2SiO_3\downarrow$

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

В конечном растворе (жидкой фазе) будут содержаться ионы $Na^+$, $Cl^-$ и избыточные $H^+$. Это также соответствует условию.

Пример 3: Ацетат натрия и фосфат натрия

Исходные соли: ацетат натрия ($CH_3COONa$) и фосфат натрия ($Na_3PO_4$). Анионы соответствуют слабым кислотам — уксусной ($CH_3COOH$) и фосфорной ($H_3PO_4$).

При добавлении соляной кислоты образуются слабые кислоты, которые остаются в растворе в молекулярной форме:

$CH_3COONa + HCl \rightarrow NaCl + CH_3COOH$

$Na_3PO_4 + 3HCl \rightarrow 3NaCl + H_3PO_4$

В ионном виде:

$CH_3COO^- + H^+ \rightarrow CH_3COOH$

$PO_4^{3-} + 3H^+ \rightarrow H_3PO_4$

В конечном растворе будут присутствовать ионы $Na^+$, $Cl^-$, избыточные $H^+$ и молекулы слабых кислот ($CH_3COOH$ и $H_3PO_4$). Это тоже удовлетворяет условию, так как в растворе из катионов, кроме $H^+$, есть только $Na^+$.

Ответ: В исходном растворе могли находиться две любые различные растворимые соли натрия, анионы которых образованы слабыми кислотами. Например: карбонат натрия ($Na_2CO_3$) и сульфит натрия ($Na_2SO_3$); или силикат натрия ($Na_2SiO_3$) и сульфид натрия ($Na_2S$); или ацетат натрия ($CH_3COONa$) и фосфат натрия ($Na_3PO_4$).