Дополнительное задание, страница 47 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

1. На каких свойствах серебра было основано использование в быту серебряных сосудов? Можно ли хранить в них раствор серной кислоты? соляную кислоту?

2. Известно, что в царской водке (смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3) растворяется золото, а вот серебро нет. Почему?

1. На каких свойствах серебра было основано использование в быту серебряных сосудов? Можно ли хранить в них раствор серной кислоты? соляную кислоту?

Использование серебра для изготовления посуды и сосудов в быту основано на нескольких его свойствах:

• Химическая инертность: серебро является достаточно инертным металлом, особенно при комнатной температуре. Оно не вступает в реакцию с водой, кислородом воздуха (при обычных условиях) и большинством пищевых продуктов, что делает его безопасным для хранения и употребления пищи и напитков.

• Бактерицидные свойства (олигодинамический эффект): ионы серебра ($\text{Ag}^+$) обладают способностью подавлять рост бактерий и других микроорганизмов. Это свойство способствует обеззараживанию воды и продлению срока хранения продуктов в серебряных сосудах.

• Эстетические качества: серебро обладает красивым блеском, хорошо полируется, пластично и ковко, что позволяет изготавливать из него изделия сложной формы и высокой художественной ценности.

• Теплопроводность: высокая теплопроводность серебра может быть полезной для равномерного распределения тепла или быстрого охлаждения содержимого.

Хранение серной кислоты:

Раствор серной кислоты (особенно разбавленный) при комнатной температуре обычно не реагирует с серебром, так как серебро находится в ряду активности металлов после водорода. Однако, концентрированная серная кислота при нагревании может реагировать с серебром, образуя сульфат серебра, диоксид серы и воду:

$2\text{Ag} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \text{ (конц.)} \xrightarrow{\text{нагревание}} \text{Ag}_2\text{SO}_4 + \text{SO}_2 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

Поэтому хранить концентрированный раствор серной кислоты в серебряных сосудах не рекомендуется, особенно при повышении температуры. Разбавленные растворы теоретически возможны, но для долгосрочного хранения или в случае сомнений в концентрации, лучше использовать специализированную химическую посуду (например, из стекла).

Хранение соляной кислоты:

Серебро не реагирует с соляной кислотой, поскольку оно является менее активным металлом, чем водород, и не может вытеснить водород из кислоты. То есть, реакция $\text{Ag} + \text{HCl}$ не идет. Следовательно, соляную кислоту можно хранить в серебряных сосудах без химического взаимодействия.

Ответ: Использование серебра в быту основано на его химической инертности, бактерицидных свойствах, эстетических качествах и теплопроводности. Концентрированную серную кислоту хранить в серебряных сосудах не рекомендуется, особенно при нагревании; разбавленную - теоретически возможно, но нежелательно для долгосрочного использования. Соляную кислоту можно хранить в серебряных сосудах, так как серебро с ней не реагирует.

2. Известно, что в царской водке (смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3) растворяется золото, а вот серебро нет. Почему?

Царская водка — это смесь концентрированной азотной кислоты ($\text{HNO}_3$) и концентрированной соляной кислоты ($\text{HCl}$) в молярном соотношении 1:3. Ее уникальная способность растворять благородные металлы, такие как золото и платина, объясняется синергетическим эффектом двух кислот.

Почему золото растворяется:

Азотная кислота является сильным окислителем, она окисляет золото до ионов золота($\text{III}$) ($\text{Au}^{3+}$):

$\text{Au} + 3\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Au}(\text{NO}_3)_3 + \text{NO} \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

Однако ионы $\text{Au}^{3+}$ образуют стабильный комплекс с хлорид-ионами, поступающими из соляной кислоты, формируя тетрахлороаурат(III)-анион ($\text{AuCl}_4^-$):

$\text{Au}^{3+} + 4\text{Cl}^- \rightarrow \text{AuCl}_4^-$

Образование этого стабильного комплексного иона эффективно удаляет ионы $\text{Au}^{3+}$ из раствора, смещая равновесие реакции окисления золота вправо. Это позволяет азотной кислоте постоянно окислять новые порции золота, в то время как соляная кислота "связывает" образующиеся ионы, предотвращая их обратное восстановление и поддерживая процесс растворения. Суммарное уравнение реакции:

$\text{Au} + 3\text{HCl} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{HAuCl}_4 + \text{NO} \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

Почему серебро не растворяется:

Серебро, как и золото, может быть окислено азотной кислотой до ионов серебра ($\text{Ag}^+$):

$\text{Ag} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{AgNO}_3 + \text{NO}_x + \text{H}_2\text{O}$ (упрощенно)

Однако, в присутствии соляной кислоты, ионы $\text{Ag}^+$ не образуют растворимых комплексных соединений. Вместо этого они немедленно реагируют с хлорид-ионами ($\text{Cl}^-$) из соляной кислоты, образуя крайне нерастворимый хлорид серебра ($\text{AgCl}$):

$\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl} \downarrow$

Образовавшийся $\text{AgCl}$ выпадает в осадок и образует плотную, нерастворимую пленку на поверхности серебра. Эта пленка пассивирует металл, предотвращая дальнейший доступ царской водки к серебру и тем самым останавливая процесс его растворения. Из-за этого серебро не растворяется в царской водке, а покрывается белым осадком хлорида серебра.

Ответ: Золото растворяется в царской водке, потому что азотная кислота его окисляет, а соляная кислота связывает образовавшиеся ионы золота($\text{III}$) в стабильный растворимый комплекс тетрахлороаурата(III)-анион ($\text{AuCl}_4^-$), смещая равновесие реакции и способствуя полному растворению. Серебро не растворяется, так как образующиеся ионы серебра($\text{I}$) немедленно реагируют с хлорид-ионами, формируя нерастворимый хлорид серебра ($\text{AgCl}$), который покрывает поверхность металла защитной пленкой, препятствующей дальнейшему окислению и растворению.