Задание №17 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для того чтобы различить два вещества, необходимо подобрать такой реактив, который будет давать видимый признак реакции (выпадение осадка, выделение газа, изменение цвета) только с одним из веществ или давать разные признаки с обоими.

А) $H_{2}SO_{4}$ и $Li_{2}SO_{4}$
В данной паре первое вещество — сильная кислота, второе — соль. Для их распознавания подходит железо ($Fe$). Железо стоит в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода, поэтому оно вступает в реакцию с серной кислотой с выделением газа:
$Fe + H_{2}SO_{4} \rightarrow FeSO_{4} + H_{2} \uparrow$ (наблюдается выделение пузырьков бесцветного газа).
С сульфатом лития ($Li_{2}SO_{4}$) железо реагировать не будет, так как литий — более активный металл, и железо не может вытеснить его из соли. Таким образом, реактив №1 позволяет различить эти вещества.

Б) $ZnSO_{4}$ и $MgCl_{2}$
Оба вещества являются растворимыми солями. Для их распознавания используем щелочь — гидроксид натрия ($NaOH$).
При добавлении $NaOH$ к обеим солям сначала выпадут белые осадки гидроксидов:
$ZnSO_{4} + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_{2} \downarrow + Na_{2}SO_{4}$
$MgCl_{2} + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_{2} \downarrow + 2NaCl$
Однако гидроксид цинка $Zn(OH)_{2}$ является амфотерным, а гидроксид магния $Mg(OH)_{2}$ — нет. При дальнейшем добавлении избытка щелочи осадок гидроксида цинка растворится с образованием комплексной соли:
$Zn(OH)_{2} + 2NaOH \rightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]$
Осадок гидроксида магния в избытке щелочи не растворится. Это позволяет однозначно отличить соли друг от друга с помощью реактива №2.

В) $Na_{2}CO_{3}$ и $K_{3}PO_{4}$
В этой паре обе соли образованы сильными основаниями и слабыми кислотами. Для их распознавания воспользуемся раствором соляной кислоты ($HCl$).
При взаимодействии соляной кислоты с карбонатом натрия происходит реакция ионного обмена, в результате которой образуется слабая угольная кислота, тут же распадающаяся на воду и углекислый газ:
$Na_{2}CO_{3} + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_{2}O + CO_{2} \uparrow$ (наблюдается «вскипание» раствора).
При добавлении $HCl$ к фосфату калия видимых признаков реакции не наблюдается, так как образующаяся фосфорная кислота растворима и не является газом. Таким образом, реактив №3 подходит для определения карбонат-иона.

Ответ: А → 1, Б → 2, В → 3.

Источник: ФИПИ