Задание №14 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы сокращённое ионное уравнение имело вид $3\text{Li}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}$, исходные вещества должны соответствовать двум критериям:
1. Они должны содержать ионы лития $\text{Li}^{+}$ и фосфат-ионы $\text{PO}_{4}^{3-}$.
2. Оба исходных вещества должны быть сильными электролитами, то есть хорошо растворимыми в воде солями или щелочами/кислотами, которые полностью распадаются на ионы.

Разберём предложенные варианты веществ:

1) $\text{Li}_{2}\text{O}$ (оксид лития) — это основной оксид. Оксиды не диссоциируют на ионы в растворе, поэтому они не могут быть источником свободных ионов в сокращённом ионном уравнении в таком виде.

2) $\text{LiNO}_{3}$ (нитрат лития) — это растворимая соль. В водном растворе она полностью диссоциирует на ионы: $\text{LiNO}_{3} \rightarrow \text{Li}^{+} + \text{NO}_{3}^{-}$. Это вещество подходит как источник ионов лития.

3) $\text{Li}_{2}\text{SiO}_{3}$ (силикат лития) — хотя это растворимая соль, при взаимодействии с фосфатами она не даст нужной реакции, так как для протекания реакции ионного обмена должен образоваться осадок, газ или вода. Но главное, что у нас уже есть более подходящий вариант растворимой соли лития.

4) $\text{H}_{3}\text{PO}_{4}$ (фосфорная кислота) — это электролит средней силы. В ионных уравнениях она чаще записывается в молекулярном виде ($\text{H}_{3}\text{PO}_{4}$), а не в виде иона $\text{PO}_{4}^{3-}$, так как диссоциирует ступенчато и не полностью.

5) $\text{Ag}_{3}\text{PO}_{4}$ (фосфат серебра) — согласно таблице растворимости, это нерастворимое в воде вещество. Нерастворимые вещества не могут быть источником свободных ионов в левой части уравнения (они записываются в виде молекул).

6) $\text{K}_{3}\text{PO}_{4}$ (фосфат калия) — это хорошо растворимая соль. В растворе она полностью диссоциирует: $\text{K}_{3}\text{PO}_{4} \rightarrow 3\text{K}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-}$. Это вещество подходит как источник фосфат-ионов.

Таким образом, при взаимодействии нитрата лития и фосфата калия происходит реакция:
$3\text{LiNO}_{3} + \text{K}_{3}\text{PO}_{4} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}\downarrow + 3\text{KNO}_{3}$
Полное ионное уравнение:
$3\text{Li}^{+} + 3\text{NO}_{3}^{-} + 3\text{K}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}\downarrow + 3\text{K}^{+} + 3\text{NO}_{3}^{-}$
Сократив одинаковые ионы ($\text{K}^{+}$ и $\text{NO}_{3}^{-}$), получаем искомое уравнение:
$3\text{Li}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}$

Ответ: 26

Источник: ФИПИ