Условие задачи
Фторид серебра хорошо растворим в воде. Напишите уравнения реакций его взаимодействия с раствором: а) хлорида магния; б) бромида алюминия; в) иодида калия.
Решение
Ниже приведён подробный разбор задачи по неорганической химии, в которой используют правила реакций обмена (двойной обмен) с последующим выпадением малорастворимых солей (принцип солубильности).
Задача. Дано: фторид серебра (AgF) хорошо растворим в воде. Определить уравнения реакций его взаимодействия с растворами:
а) хлорида магния (MgCl₂);
б) бромида алюминия (AlBr₃);
в) иодида калия (KI).
Общее рассуждение. При перемешивании водных растворов происходит обмен ионами между реагентами. Если один из новых продуктов имеет малую растворимость и выпадает в осадок, то реакция идёт в направлении образования этого осадка. Известны следующие общие рекомендации по растворимости:
– Соли серебра халогенидов (AgCl, AgBr, AgI) практически нерастворимы,
– Фториды большинства металлов, за исключением солей с Ag⁺, Hg₂²⁺ и Pb²⁺, плохо растворимы.
Следовательно, при реакции AgF с растворами, содержащими ионы хлоридов, бромидов и иодов, будет выпадать нерастворимый осадок соответствующих солей серебра.
Рассмотрим каждую реакцию подробнее.
──────────────────────────────
а) Реакция с хлоридом магния (MgCl₂).
В растворе MgCl₂ диссоциирует на ионы Mg²⁺ и 2 Cl⁻, а AgF – на Ag⁺ и F⁻. При обмене ионами образуются:
• AgCl, который является малорастворимой солью и выпадет в осадок.
• Остальные ионы дают соль, которая образуется между Mg²⁺ и F⁻ – фторид магния (MgF₂). Этот фторид также обладает низкой растворимостью.
Чтобы составить уравнение, подберём стехиометрическое соотношение:
– Для MgCl₂ имеем Mg²⁺ и 2 Cl⁻.
– На образование 2 молей AgCl потребуется 2 Ag⁺.
– Из AgF получаем Ag⁺ и F⁻, при этом 2 моля AgF дадут 2 F⁻, которых достаточно для образования MgF₂.
Таким образом, уравнение реакции принимает вид:
MgCl₂ + 2 AgF → 2 AgCl↓ + MgF₂↓
Проверка по атомам:
• Mg: 1 слева, 1 справа;
• Cl: 2 слева, 2 справа;
• Ag: 2 слева, 2 справа;
• F: 2 слева, 2 справа.
──────────────────────────────
б) Реакция с бромидом алюминия (AlBr₃).
В растворе AlBr₃ диссоциирует на Al³⁺ и 3 Br⁻, а AgF – на Ag⁺ и F⁻. При обмене ионами образуются:
• AgBr – малорастворимый бромид серебра (выпадет в осадок);
• Оставшиеся ионы Al³⁺ и F⁻ образуют фторид алюминия (AlF₃), который также имеет очень низкую растворимость.
Составим стехиометрию:
– Для формирования 3 молей AgBr нужно 3 Ag⁺ и 3 Br⁻, а источник Br⁻ – AlBr₃.
– Соответственно, для того чтобы обеспечить поступление 3 Ag⁺ необходимо 3 моля AgF, которые также дадут 3 F⁻ для образования AlF₃ с Al³⁺.
Таким образом, уравнение реакции:
AlBr₃ + 3 AgF → 3 AgBr↓ + AlF₃↓
Проверка по элементам:
• Al: 1 слева, 1 справа;
• Br: 3 слева, 3 справа;
• Ag: 3 слева, 3 справа;
• F: 3 слева, 3 справа.
──────────────────────────────
в) Реакция с иодидом калия (KI).
В растворе KI диссоциирует на K⁺ и I⁻, а AgF – на Ag⁺ и F⁻. При обмене ионами образуются:
• AgI – нерастворимый иодид серебра, который выпадет в осадок;
• Ионы K⁺ и F⁻ остаются в растворе, образуя калий фторид (KF), который хорошо растворим.
Уравнение данной реакции записывается так:
AgF + KI → AgI↓ + KF
Проверка по атомам:
• Ag: 1 слева, 1 справа;
• F: 1 слева, 1 справа;
• K: 1 слева, 1 справа;
• I: 1 слева, 1 справа.
──────────────────────────────
Вывод. Итоговые уравнения реакций:
а) MgCl₂ + 2 AgF → 2 AgCl↓ + MgF₂↓
б) AlBr₃ + 3 AgF → 3 AgBr↓ + AlF₃↓
в) AgF + KI → AgI↓ + KF
Таким образом, использованы принципы двойного обмена и правила растворимости для записи уравнений выпадения осадков.