Задание №14 — Химические реакции

#65840Задание №14ФИПИ

Реакции ионного обмена

Из предложенного перечня выберите названия двух веществ, взаимодействию которых в растворе соответствует сокращённое ионное уравнение реакции

3Li⁺ + PO₄^{3 $–$} = Li₃PO₄

1) литий

2) оксид лития

3) сульфат лития

4) фосфат кальция

5) оксид фосфора

6) фосфат калия

Запишите номера выбранных ответов.

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для того чтобы выбрать правильные реагенты, проанализируем данное сокращённое ионное уравнение: $3\text{Li}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}$ .
Это уравнение показывает, что в реакцию вступают свободные ионы лития и свободные фосфат-ионы, в результате чего образуется нерастворимый осадок — фосфат лития.

Шаг 1. Анализ источника ионов лития $\text{Li}^{+}$ .
Ионы в растворе могут давать только растворимые соли, щёлочи или кислоты (сильные электролиты).
1) Литий — это металл. В ионных уравнениях простые вещества записываются в молекулярном виде, а не в виде ионов.
2) Оксид лития — это основный оксид. Оксиды не диссоциируют на ионы в растворе и записываются в виде молекул.
3) Сульфат лития ( $\text{Li}_{2}\text{SO}_{4}$ ) — это растворимая соль. В водном растворе она полностью распадается на ионы: $\text{Li}_{2}\text{SO}_{4} \rightarrow 2\text{Li}^{+} + \text{SO}_{4}^{2-}$ . Это подходящий источник ионов лития.

Шаг 2. Анализ источника фосфат-ионов $\text{PO}_{4}^{3-}$ .
Нам нужно растворимое вещество, содержащее фосфат-группу.
4) Фосфат кальция ( $\text{Ca}_{3}(\text{PO}_{4})_{2}$ ) — это нерастворимая соль (осадок). Она не распадается на ионы в растворе, поэтому не может быть источником свободных фосфат-ионов.
5) Оксид фосфора(V) ( $\text{P}_{2}\text{O}_{5}$ ) — это кислотный оксид. В уравнениях записывается в молекулярном виде.
6) Фосфат калия ( $\text{K}_{3}\text{PO}_{4}$ ) — это растворимая соль. В водном растворе она полностью диссоциирует: $\text{K}_{3}\text{PO}_{4} \rightarrow 3\text{K}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-}$ . Это подходящий источник фосфат-ионов.

Шаг 3. Проверка выбранной пары веществ.
Запишем молекулярное уравнение реакции между сульфатом лития и фосфатом калия:
$3\text{Li}_{2}\text{SO}_{4} + 2\text{K}_{3}\text{PO}_{4} = 2\text{Li}_{3}\text{PO}_{4}\downarrow + 3\text{K}_{2}\text{SO}_{4}$
Полное ионное уравнение:
$6\text{Li}^{+} + 3\text{SO}_{4}^{2-} + 6\text{K}^{+} + 2\text{PO}_{4}^{3-} = 2\text{Li}_{3}\text{PO}_{4}\downarrow + 6\text{K}^{+} + 3\text{SO}_{4}^{2-}$
Сократив одинаковые ионы ( $6\text{K}^{+}$ и $3\text{SO}_{4}^{2-}$ ) и разделив коэффициенты на 2, получаем искомое сокращённое ионное уравнение:
$3\text{Li}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}$

Таким образом, нам подходят вещества под номерами 3 и 6.

Ответ: 36

Источник: ФИПИ