Условие задачи
Какие реакции обмена, схемы которых:
а) BaCl2 + AgNO3 →
б) Cu(NO3)2 + NaCl →
в) Pb(NO3)2 + K2S →
г) MgCl2 + K2SO4 →
д) HNO3 + ZnSO4 →
е) Ca(NO3)2 + H3PO4 →
ж) Ba(NO3)2 + Na2SO4 →
будут протекать до конца? Для ответа воспользуйтесь таблицей растворимости гидроксидов и солей в воде.
Решение
Дисциплина этой задачи – неорганическая химия (реакции обмена, или двойной замещения). Решим каждую реакцию, используя основные правила растворимости солей в воде (например, все нитраты и соли большинства щелочных металлов хорошо растворимы, а такие соединения как AgCl, PbS, Ca₃(PO₄)₂, BaSO₄ – практически не растворимы).
Пошаговое решение:
──────────────────────────────
а) BaCl₂ + AgNO₃ →
Продукты обмена: AgNO₃ → образуется AgCl и Ba(NO₃)₂.
Пишем схему:
BaCl₂ + 2 AgNO₃ → 2 AgCl↓ + Ba(NO₃)₂.
Анализ: нитрат бария (Ba(NO₃)₂) растворим, а хлорид серебра (AgCl) – практически не растворим в воде. Поскольку выпадает осадок AgCl, реакция идёт до конца.
──────────────────────────────
б) Cu(NO₃)₂ + NaCl →
Продукты обмена: NaNO₃ и CuCl₂.
Схема:
Cu(NO₃)₂ + 2 NaCl → 2 NaNO₃ + CuCl₂.
Анализ: и нитрат натрия, и хлорид меди(II) (CuCl₂) являются хорошо растворимыми (хлориды, кроме соединений Ag, Pb, Hg₂), поэтому осадка не образуется; равновесие не сдвигается в сторону продуктов. Реакция не протекает до конца (нет образования нерастворимого вещества).
──────────────────────────────
в) Pb(NO₃)₂ + K₂S →
Продукты: PbS и KNO₃.
Схема:
Pb(NO₃)₂ + K₂S → PbS↓ + 2 KNO₃.
Анализ: соль KNO₃ растворима, а сульфид свинца(II) (PbS) – чрезвычайно нерастворим в воде. Осадок PbS образуется, реакция идёт до конца.
──────────────────────────────
г) MgCl₂ + K₂SO₄ →
Продукты: MgSO₄ и KCl.
Схема:
MgCl₂ + K₂SO₄ → MgSO₄ + 2 KCl.
Анализ: оба продукта – сульфат магния и хлорид калия – растворимы (сульфаты почти всех металлов растворимы, кроме Ba, Pb, Ca и некоторых других, а калиевые соли – всегда растворимы). Осадка нет, реакция не протекает до конца.
──────────────────────────────
д) HNO₃ + ZnSO₄ →
Здесь происходит обмен между кислотой и солью.
Возможные продукты – образование цинка нитрата и, возможно, кислоты сульфамовой (но HNO₃ остаётся кислотным, а SO₄²⁻ – стабильным анионом, и другой обмен не сопровождается образованием нерастворимой соли).
Написав схему, можно представить:
HNO₃ + ZnSO₄ → Zn(NO₃)₂ + H₂SO₄.
Анализ: и цинковый нитрат, и серная кислота растворимы (при условии обычных условий), осадка не образуется. Реакция не смещается в сторону образования продуктов, поэтому она не идёт до конца обменом.
──────────────────────────────
е) Ca(NO₃)₂ + H₃PO₄ →
Продукты: кальциевый фосфат и нитратная кислота.
Схема:
3 Ca(NO₃)₂ + 2 H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6 HNO₃.
Анализ: фосфаты щелочных металлов и аммония растворимы, а фосфаты других металлов (например, Ca₃(PO₄)₂) практически нерастворимы. Осадок Ca₃(PO₄)₂ образуется, реакция идёт до конца.
──────────────────────────────
ж) Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ →
Продукты: барий сульфат и нитрат натрия.
Схема:
Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2 NaNO₃.
Анализ: нитрат натрия растворим, а барий сульфат (BaSO₄) – практически нерастворим. Осадок BaSO₄ образуется, реакция протекает до конца.
──────────────────────────────
Вывод по каждой схеме:
• Реакции, протекающие до конца (образование нерастворимых осадков): а), в), е), ж).
• Реакции, не протекающие до конца (не образуется нерастворимого вещества): б), г), д).
Таким образом, по таблице растворимости, до конца проходят реакции:
а) BaCl₂ + AgNO₃,
в) Pb(NO₃)₂ + K₂S,
е) Ca(NO₃)₂ + H₃PO₄,
ж) Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄.
Пояснение: в реакциях б), г) и д) образуются только растворимые соли, что не смещает равновесие, и обмен не приводит к осаждению или образованию другого нерастворимого продукта.
Ответ:
Протекают до конца реакции под схемами а), в), е) и ж).