Задание №14 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы выбрать подходящие исходные вещества, проанализируем сокращённое ионное уравнение: $\text{NH}_4^+ + \text{OH}^- = \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O}$.
Это уравнение описывает реакцию обмена между растворимой солью аммония и растворимым основанием (щёлочью), в результате которой выделяется аммиак и образуется вода.

Шаг 1. Выбор источника ионов $\text{NH}_4^+$.
Ионы аммония $\text{NH}_4^+$ образуются при диссоциации растворимых солей аммония. В списке предложены три такие соли:
1) $(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$ (сульфат аммония) — растворим.
4) $\text{NH}_4\text{NO}_3$ (нитрат аммония) — растворим.
6) $(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3$ (карбонат аммония) — растворим.
Все они теоретически могут быть источником ионов аммония. Однако нам нужно выбрать только одну пару веществ, которая даст именно указанное сокращённое уравнение без "лишних" осадков или газов.

Шаг 2. Выбор источника ионов $\text{OH}^-$.
Ионы гидроксида $\text{OH}^-$ образуются при диссоциации растворимых оснований (щелочей). Рассмотрим варианты:
2) $\text{Ba(OH)}_2$ (гидроксид бария) — это щёлочь, хорошо растворимое основание. Подходит.
3) $\text{CaO}$ (оксид кальция) — это основной оксид, а не ион гидроксида в чистом виде.
5) $\text{Cu(OH)}_2$ (гидроксид меди(II)) — нерастворимое основание. В ионных уравнениях нерастворимые вещества записываются в виде молекул, а не ионов, поэтому оно не даст свободный ион $\text{OH}^-$ в левой части уравнения.

Шаг 3. Сопоставление пар.
Проверим взаимодействие нитрата аммония (№ 4) и гидроксида бария (№ 2):
Молекулярное уравнение:
$2\text{NH}_4\text{NO}_3 + \text{Ba(OH)}_2 = \text{Ba(NO}_3)_2 + 2\text{NH}_3 + 2\text{H}_2\text{O}$
Полное ионное уравнение:
$2\text{NH}_4^+ + 2\text{NO}_3^- + \text{Ba}^{2+} + 2\text{OH}^- = \text{Ba}^{2+} + 2\text{NO}_3^- + 2\text{NH}_3 + 2\text{H}_2\text{O}$
Сократим одинаковые ионы ($\text{Ba}^{2+}$ и $\text{NO}_3^-$):
$2\text{NH}_4^+ + 2\text{OH}^- = 2\text{NH}_3 + 2\text{H}_2\text{O}$
Разделив коэффициенты на 2, получаем искомое уравнение:
$\text{NH}_4^+ + \text{OH}^- = \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O}$

Почему не подходят другие соли аммония?
Если взять $(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$ (№ 1) и $\text{Ba(OH)}_2$ (№ 2), то помимо аммиака выпадет осадок сульфата бария $\text{BaSO}_4$, что изменит сокращённое ионное уравнение. Если взять $(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3$ (№ 6) и $\text{Ba(OH)}_2$ (№ 2), выпадет осадок карбоната бария $\text{BaCO}_3$.
Следовательно, единственная подходящая пара — это вещества под номерами 2 и 4.

Ответ: 24

Источник: ФИПИ