Условие задачи
Химическая реакция возможна между:1) оксидом фосфора (V) и раствором гидроксида натрия;2) оксидом меди (II) и водой;3) растворами хлорида натрия и сульфата калия;4) гидроксидом железа (III) и магнием.
Решение
Нам дана задача по неорганической химии – нужно определить, между какими парами веществ возможна химическая реакция, и обосновать ответ с использованием соответствующих правил и законов химии.
Рассмотрим каждую пару:
1) Оксид фосфора (V) и раствор гидроксида натрия.
Оксид фосфора (V) (на практике чаще встречается фосфорный ангидрид P₄O₁₀) является кислотным оксидом, а гидроксид натрия – щёлочью. При взаимодействии кислотных оксидов с щёлочами происходит кислотно-основная реакция с образованием соли и воды или соответствующего комплекса. Например, реакция может протекать по схеме:
P₄O₁₀ + 16 NaOH → 4 Na₄P₂O₇ + 8 H₂O
Таким образом, реакция возможно протекает, и пара 1) активна.
2) Оксид меди (II) и вода.
Оксид меди (II) (CuO) – это основный оксид, который не реагирует с водой для образования гидроксида меди, поскольку для реакции с водой характерны либо амфотерные оксиды (которые могут реагировать и с кислотами, и с основаниями), либо оксиды, желающие гидратироваться при определённых условиях. В случае CuO растворение в воде с образованием Cu(OH)₂ не происходит в обычных условиях (реакция не является выраженной, если только не имеется избытка основания или кислотности). Поэтому реакция между оксидом меди (II) и водой отсутствует – пара 2) не приводит к химической реакции.
3) Растворы хлорида натрия и сульфата калия.
При смешивании водных растворов NaCl и K₂SO₄ происходит обмен ионов, однако все образующиеся продукты – хлорид калия (KCl) и сульфат натрия (Na₂SO₄) – хорошо растворимы в воде. Так что, по сути, происходит лишь перемешивание однотипных ионов без образования осадка, газа или слабого электролита. Поэтому химической реакции (в смысле изменения состава, а не просто физического перемешивания) не происходит.
4) Гидроксид железа (III) и магний.
Гидроксид железа (III) (Fe(OH)₃) является нерастворимым соединением железа с высокой окисляющей способностью (Fe³⁺). Магний – металл, находящийся выше железа в ряду активности металлов, поэтому способен восстановить ионы железа со степени окисления +3 до металлического железа. Даже если гидроксид железа малорастворим, при контакте с более активным металлом (Mg) возможен процесс замещения (редокс-реакция). В общем виде реакция может выглядеть так:
2 Fe(OH)₃ + 3 Mg → 2 Fe + 3 Mg(OH)₂
При этом Mg окисляется до Mg(OH)₂, а Fe(III) восстанавливается до металлического Fe. Таким образом, пара 4) участвует в химической реакции.
Вывод:
Химическая реакция возможна в случаях 1) и 4).
Ответ: 1 и 4.