Задание №6 — Теоретические основы химии
Даны две пробирки с твёрдым веществом X. В одну из них добавили избыток раствора гидроксида натрия, при этом образовался прозрачный раствор.
В другую пробирку добавили раствор вещества Y. В этом случае растворение вещества X сопровождалось выделением газа.
Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанные реакции.
| 1) | BaCO3 |
| 2) | Al2S3 |
| 3) | FeS |
| 4) | H2SO4 |
| 5) | CuSO4 |
Правильный ответ
24
Пояснение
Решение.
Разберем условия задачи по порядку, чтобы определить вещества X и Y.
1. Определяем вещество X.
По условию, вещество X — твердое. При добавлении к нему избытка раствора гидроксида натрия (NaOH) образуется прозрачный раствор. Это означает, что вещество X должно либо реагировать с щелочью с образованием растворимой соли, либо быть амфотерным соединением, которое растворяется в избытке щелочи.
Рассмотрим варианты:
- BaCO3 (карбонат бария) — не растворяется в щелочах.
- Al2S3 (сульфид алюминия) — это твердое вещество. При взаимодействии с водой или растворами щелочей оно подвергается полному гидролизу. В избытке NaOH алюминий переходит в растворимый комплекс, а сера — в сульфид натрия:
Al2S3 + 8NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3Na2S. Образуется прозрачный раствор. Этот вариант подходит.
- FeS (сульфид железа(II)) — не растворяется в щелочах.
- H2SO4 (серная кислота) — это жидкость, а не твердое вещество (в обычных условиях).
- CuSO4 (сульфат меди(II)) — твердое вещество, но при добавлении избытка NaOH выпадет осадок Cu(OH)2, который не растворяется в избытке щелочи. Раствор не будет прозрачным (в нем будет взвесь осадка).
Следовательно, X — это Al2S3 (номер 2).
2. Определяем вещество Y.
По условию, при добавлении раствора вещества Y к твердому веществу X (Al2S3) происходит растворение X и выделение газа.
Рассмотрим оставшиеся варианты для Y (учитывая, что это должен быть раствор):
- H2SO4 (серная кислота, номер 4). Раствор серной кислоты активно реагирует с сульфидами. При взаимодействии сульфида алюминия с раствором серной кислоты происходит реакция обмена, в результате которой выделяется газ сероводород (H2S) и образуется растворимый сульфат алюминия:
Al2S3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2S↑.
Это полностью соответствует описанию: твердое вещество растворяется, выделяется газ.
- CuSO4 (номер 5). При реакции сульфида алюминия с раствором сульфата меди произойдет взаимный гидролиз и образование осадков, но выделение газа в таком объеме и растворение до прозрачного состояния здесь не является основным признаком, подходящим под описание так точно, как реакция с кислотой.
Таким образом, вещество X — Al2S3, а вещество Y — H2SO4.
Ответ: X — 2, Y — 4.
Источник: ФИПИ