Условие задачи
Аммиак пропустили через бромоводородную кислоту. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра. Выпавший осадок отделили и нагрели с порошком цинка. На образовавшийся в ходе реакции металл подействовали концентрированным раствором серной кислоты, при этом выделился газ с резким запахом. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Решение
Ниже приведён подробный разбор задачи по неорганической химии, в частности по реакции осадкообразования, реакциям восстановительноокислительного характера и анализу веществ. Рассмотрим по порядку все этапы процесса и запишем уравнения реакций, используя символы Unicode вместо формата LaTeX.
──────────────────────────────
1. Реакция газа аммиака с бромоводородной кислотой
При пропускании аммиака (NH₃) через пар бромоводородной кислоты (HBr) происходит протонирование аммиака с образованием соляного комплекса – бромида аммония:
NH₃ + HBr → NH₄Br
Здесь NH₄Br обычно растворим в воде, но образование соли – основной процесс.
──────────────────────────────
2. Осадкообразование при добавлении раствора нитрата серебра
К полученному раствору, содержащему ионы Br⁻ из NH₄Br, добавляют раствор нитрата серебра (AgNO₃). Ионы серебра реагируют с бром-ионами с образованием нерастворимого осадка бромида серебра:
AgNO₃ + NH₄Br → AgBr↓ + NH₄NO₃
Осадок AgBr характеризуется ярко выраженной светлостью (обычно желтовато-светлый), что позволяет провести дальнейшие эксперименты.
──────────────────────────────
3. Восстановление бромида серебра до металлического серебра с помощью цинка
Полученный осадок AgBr подвергают нагреванию в присутствии порошка цинка (Zn). Цинк, будучи более восстановительно активным, снижает серебро(I) до металлического состояния, а одновременно ионы Br⁻ переходят в соединение с цинком – образуется бромид цинка. Для соблюдения закона сохранения массы удобно записать уравнение в два раза кратное по AgBr:
2 AgBr + Zn → 2 Ag + ZnBr₂
Таким образом, происходит восстановление AgBr до Ag (металлическое серебро).
──────────────────────────────
4. Реакция металлического серебра с концентрированным раствором серной кислоты
Далее полученное металлическое серебро подвергают воздействию концентрированного раствора серной кислоты (H₂SO₄). При нагревании серебро окисляется серной кислотой, которая, помимо окисления, восстанавливается до диоксида серы (SO₂) – газа с резким характерным запахом. При этом образуется сульфат серебра (Ag₂SO₄) и вода. Уравнение реакции можно записать следующим образом:
2 Ag + 2 H₂SO₄ (конц.) → Ag₂SO₄ + SO₂ + 2 H₂O
Стоит отметить, что при данной реакции для восстановления H₂SO₄ до SO₂ требуется именно концентрированная кислота и нагрев, что характерно для окислительно-восстановительных превращений с участием «благородных» металлов.
──────────────────────────────
Итоговые уравнения четырёх описанных реакций:
1) NH₃ + HBr → NH₄Br
2) AgNO₃ + NH₄Br → AgBr↓ + NH₄NO₃
3) 2 AgBr + Zn → 2 Ag + ZnBr₂
4) 2 Ag + 2 H₂SO₄ (конц.) → Ag₂SO₄ + SO₂ + 2 H₂O
Таким образом, задача относится к разделу неорганической химии, затрагивающему темы осадкообразования, восстановительно-окислительных реакций и реакций металлов с концентрированными кислотами.