Задание №14 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы составить сокращённое ионное уравнение, необходимо понимать, какие вещества в растворе распадаются на ионы (диссоциируют), а какие — нет. В ионном виде записывают только сильные электролиты: растворимые соли, сильные кислоты и щёлочи. Нерастворимые вещества, газы и слабые электролиты (например, вода или слабые кислоты) записываются в виде молекул.

Проанализируем предложенное 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 осадок фосфата лития (согласно таблице растворимости, $\text{Li}_{3}\text{PO}_{4}$ нерастворим). Следовательно, оба исходных вещества должны быть растворимыми сильными электролитами.

Разберём предложенные варианты для источника ионов $\text{Li}^{+}$:
1) $\text{Li}_{2}\text{SiO}_{3}$ (силикат лития) — растворимая соль, но при взаимодействии с фосфатами может не дать нужной реакции или образовать смесь осадков. Однако чаще в таких задачах ищут максимально простые комбинации.
2) $\text{LiNO}_{3}$ (нитрат лития) — растворимая соль. Все нитраты растворимы. Это отличный источник ионов $\text{Li}^{+}$.
3) $\text{Li}_{2}\text{O}$ (оксид лития) — это основной оксид. Оксиды не записываются в виде ионов в исходных уравнениях, они реагируют с водой или кислотами иначе.

Разберём предложенные варианты для источника ионов $\text{PO}_{4}^{3-}$:
4) $\text{H}_{3}\text{PO}_{4}$ (фосфорная кислота) — это слабая кислота. В ионных уравнениях она записывается в молекулярном виде $\text{H}_{3}\text{PO}_{4}$, а не в виде иона $\text{PO}_{4}^{3-}$.
5) $\text{AlPO}_{4}$ (фосфат алюминия) — по таблице растворимости это нерастворимая соль. Она не может быть источником свободных фосфат-ионов в растворе.
6) $\text{Na}_{3}\text{PO}_{4}$ (фосфат натрия) — растворимая соль. Все соли натрия растворимы. Это идеальный источник ионов $\text{PO}_{4}^{3-}$.

Проверим выбранную пару (2 и 6):
Молекулярное уравнение: $3\text{LiNO}_{3} + \text{Na}_{3}\text{PO}_{4} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}\downarrow + 3\text{NaNO}_{3}$
Полное ионное уравнение: $3\text{Li}^{+} + 3\text{NO}_{3}^{-} + 3\text{Na}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}\downarrow + 3\text{Na}^{+} + 3\text{NO}_{3}^{-}$
Сокращаем одинаковые ионы ($\text{Na}^{+}$ и $\text{NO}_{3}^{-}$) и получаем: $3\text{Li}^{+} + \text{PO}_{4}^{3-} = \text{Li}_{3}\text{PO}_{4}$.
Уравнение полностью совпадает с условием задачи.

Ответ: 26

Источник: ФИПИ