Задание №6 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи проанализируем сокращённое ионное уравнение:
H₂PO₄⁻ + 2OH⁻ = PO₄³⁻ + 2H₂O

Это уравнение показывает взаимодействие дигидрофосфат-иона с гидроксид-ионами, в результате чего образуется фосфат-ион и вода. Чтобы такое уравнение было верным, исходные вещества X и Y должны соответствовать следующим критериям:

1. Вещество X (соль): Должно быть растворимым дигидрофосфатом, который в водном растворе полностью диссоциирует с образованием иона H₂PO₄⁻.
   • 1) NH₄H₂PO₄ (дигидрофосфат аммония) — растворим. Однако при добавлении избытка щелочи (OH⁻) в реакцию вступит и ион аммония NH₄⁺, образуя аммиак и воду. Это изменит ионное уравнение.
   • 2) Ca(H₂PO₄)₂ (дигидрофосфат кальция) — растворим, но образующийся в ходе реакции фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂ нерастворим и выпадет в осадок. В сокращённом ионном уравнении это должно быть отражено, а в нашем условии осадка нет.
   • 3) KH₂PO₄ (дигидрофосфат калия) — хорошо растворимая соль. Диссоциирует на K⁺ и H₂PO₄⁻. Ионы калия не образуют осадков, поэтому идеально подходят для данного уравнения.
2. Вещество Y: Должно быть сильным растворимым основанием (щелочью), которое поставляет ионы OH⁻.
   • 4) Ba(OH)₂ (гидроксид бария) — щелочь, но ионы бария Ba²⁺ при встрече с фосфат-ионами PO₄³⁻ образуют нерастворимый осадок Ba₃(PO₄)₂↓. Это привело бы к появлению осадка в ионном уравнении.
   • 5) NaOH (гидроксид натрия) — сильная щелочь, хорошо растворима. Ионы натрия Na⁺ не образуют осадков с фосфат-ионами. Это вещество подходит.

Запишем молекулярное уравнение реакции между дигидрофосфатом калия и гидроксидом натрия:
KH₂PO₄ + 2NaOH → KNa₂PO₄ + 2H₂O (или смесь фосфатов калия и натрия)
Полное ионное уравнение:
K⁺ + H₂PO₄⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → K⁺ + 2Na⁺ + PO₄³⁻ + 2H₂O
Сокращаем одинаковые ионы (K⁺ и Na⁺) и получаем искомое уравнение:
H₂PO₄⁻ + 2OH⁻ = PO₄³⁻ + 2H₂O

Таким образом, вещество X — это дигидрофосфат калия (3), а вещество Y — это гидроксид натрия (5).

Ответ: А → 3, Б → 5.

Источник: ФИПИ