17 Установите соответствие между двумя веществами, взятыми в виде водных растворов, и реактивом, с помощью которого можно различить эти вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. ВЕЩЕСТВА A) Al2(SO4)3 и H2SO4 Б) Са(ОН)2 и CaCl2 В) К3РО4 и NaNO3 РЕАКТИВ 1) MgCl2 2) K2CO3 3) HNO3 4) Cu Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Ответ: АБВ

Решение:

Чтобы различить вещества, нужно найти реактив, который будет реагировать только с одним из предложенных веществ в каждой паре, или будет давать разные видимые эффекты.

• Для пары А) Al2(SO4)3 и H2SO4:
  Оба вещества являются кислотами (или содержат кислотный остаток). Серная кислота (H2SO4) - это сильная кислота. Сульфат алюминия (Al2(SO4)3) - соль, образованная сильной кислотой и слабым основанием (гидроксид алюминия). Чтобы их различить, можно использовать реактив, который реагирует с основаниями или солями, но не с сильными кислотами. Или, наоборот, реактив, который реагирует с сильной кислотой, но не с солью. Если взять 3) HNO3 (азотную кислоту), то она является кислотой и не даст заметной реакции ни с H2SO4, ни с Al2(SO4)3. Если взять 1) MgCl2 (хлорид магния), то он не даст реакции ни с H2SO4, ни с Al2(SO4)3. Если взять 4) Cu (медь), то медь не реагирует ни с H2SO4 (разбавленной), ни с Al2(SO4)3. Если взять 2) K2CO3 (карбонат калия), то он будет реагировать с обеими кислотами (H2SO4 и Al2(SO4)3) с выделением CO2. Необходимо найти реактив, который будет различать именно соль и кислоту. Можно предположить, что задача подразумевает различия в реакциях с основаниями или индикаторами. Если предположить, что мы добавляем к растворам что-то, что реагирует с кислотой, но не с солью, или наоборот. Наиболее вероятным реактивом для различения этих двух веществ является 3) HNO3, так как при взаимодействии с H2SO4 она не даст заметной реакции, но при взаимодействии с Al2(SO4)3 может дать незначительное изменение или реакция будет отсутствовать, что позволит их различить. Однако, более стандартный подход: H2SO4 — кислота, Al2(SO4)3 — соль. Если добавить щелочь (например, NaOH, которого нет в списке), то обе будут реагировать. Если добавить соль, реагирующую с кислотой, но не с солью (что маловероятно). Рассмотрим вариант, когда мы хотим различить сильную кислоту и ее соль. Можно добавить индикатор. Универсальный индикатор будет показывать кислую среду для обоих. Более логичным подходом является использование реактива, который даст разную реакцию. Если предположить, что H2SO4 реагирует с чем-то, а Al2(SO4)3 нет. Например, если бы был BaCl2, он бы прореагировал с H2SO4 (образуя осадок BaSO4), но не с Al2(SO4)3. Среди предложенных вариантов, 3) HNO3 является кислотой, которая не даст выраженной реакции ни с H2SO4, ни с Al2(SO4)3, что делает ее не подходящей для различения. Возможно, здесь имеется в виду реакция с металлами. Но ни один металл не реагирует с H2SO4 и Al2(SO4)3 по-разному. Давайте рассмотрим другую логику. H2SO4 — сильная кислота. Al2(SO4)3 — соль. Карбонат калия (2) даст реакцию с обеими (выделение CO2). Азотная кислота (3) — не даст явной реакции. Хлорид магния (1) — не даст явной реакции. Медь (4) — не даст явной реакции. Возможно, нужно посмотреть на взаимодействие с основаниями. Давайте попробуем другой подход. H2SO4 - кислота. Al2(SO4)3 - соль. Если добавить 3) HNO3, то эта реакция не поможет. Если добавить 2) K2CO3, то обе будут реагировать с выделением CO2. Если добавить 1) MgCl2, то реакции не будет. Если добавить 4) Cu, то реакции не будет. Однако, H2SO4 в концентрированном виде может окислять медь, но речь идет о водных растворах. Есть предположение, что для различения H2SO4 и Al2(SO4)3 используется 3) HNO3. Возможно, есть какая-то специфическая реакция. Альтернативно, для H2SO4 и Al2(SO4)3, может быть использован реактив, который реагирует с кислотами, но не с солями. Азотная кислота (3) не подходит. Если предположить, что H2SO4 может проявлять окислительные свойства, а Al2(SO4)3 нет, но без нагрева и в водном растворе это маловероятно. Давайте предположим, что для А) правильный ответ 3 (HNO3), так как азотная кислота может взаимодействовать с некоторыми солями, но с серной кислотой реакция не будет явной.
• Для пары Б) Ca(OH)2 и CaCl2:
  Ca(OH)2 — гидроксид кальция (основание, малорастворимое). CaCl2 — хлорид кальция (соль). Для их различения можно использовать реактив, который реагирует с основаниями, но не с солями, или наоборот. Если взять 1) MgCl2 (хлорид магния), то он будет реагировать с Ca(OH)2 (образуя осадок Mg(OH)2), но не с CaCl2. Если взять 2) K2CO3 (карбонат калия), то он будет реагировать с CaCl2 (образуя осадок CaCO3), но с Ca(OH)2 реакция не будет явной (хотя теоретически возможен обмен). Если взять 3) HNO3 (азотную кислоту), то она будет реагировать и с Ca(OH)2 (нейтрализация, образование соли и воды), и с CaCl2 (не будет реакции). Если взять 4) Cu (медь), то она не будет реагировать ни с Ca(OH)2, ни с CaCl2. Наиболее подходящим реактивом является 1) MgCl2, который даст осадок с гидроксидом кальция, но не с хлоридом кальция.
• Для пары В) K3PO4 и NaNO3:
  K3PO4 — фосфат калия (соль). NaNO3 — нитрат натрия (соль). Оба вещества хорошо растворимы. Для их различения нужен реактив, который образует осадок только с одним из них. Если взять 1) MgCl2 (хлорид магния), то он может дать осадок с K3PO4 (Mg3(PO4)2), но не с NaNO3. Если взять 2) K2CO3 (карбонат калия), то он не даст реакции ни с K3PO4, ни с NaNO3. Если взять 3) HNO3 (азотную кислоту), то она не даст реакции ни с K3PO4, ни с NaNO3. Если взять 4) Cu (медь), то она не будет реагировать ни с K3PO4, ни с NaNO3. Таким образом, 1) MgCl2 является подходящим реактивом для различения K3PO4 и NaNO3.

Итоговое соответствие:

• А) - 3 (предположение, нуждается в уточнении)
• Б) - 1
• В) - 1

Перепроверяем пару А). Если для А) взять 3) HNO3, то H2SO4 и Al2(SO4)3 обе являются кислотами. HNO3 как кислота не будет реагировать с этими веществами. Возможно, здесь есть подвох. Давайте пересмотрим варианты. Для А) Al2(SO4)3 и H2SO4. Если взять 2) K2CO3, то обе будут реагировать с выделением CO2. Если взять 3) HNO3, то реакция будет неявной. Возможно, для различения H2SO4 и Al2(SO4)3 нужно использовать что-то, что реагирует с солью, но не с кислотой, или наоборот. Наиболее логичным выбором для А) является 3) HNO3. Хотя реакция может быть неявной, это самый правдоподобный вариант из предложенных, предполагающий различия в окислительно-восстановительных свойствах или взаимодействии с другими реагентами, которые не указаны. Но если исходить из стандартных реакций, то этот выбор сомнителен. Однако, если H2SO4 — это сильная кислота, а Al2(SO4)3 — соль, то реактивы, которые реагируют с кислотами, но не с солями, или наоборот, должны быть использованы. Азотная кислота (3) не является таковой. Карбонат калия (2) реагирует с обеими. Хлорид магния (1) не реагирует. Медь (4) не реагирует. Возможна ошибка в задании или в вариантах ответа. Предположим, что для А) подходит 3 (HNO3). Тогда Б) - 1, В) - 1. Это означает, что для Б и В один и тот же реактив. Это возможно. Проверим В) K3PO4 и NaNO3 с MgCl2: MgCl2 + K3PO4 -> Mg3(PO4)2 (осадок) + KCl. Mg3(PO4)2 - малорастворим. MgCl2 + NaNO3 -> нет реакции. Итак, для В) подходит 1. Проверим Б) Ca(OH)2 и CaCl2 с MgCl2: MgCl2 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 (осадок) + CaCl2. Mg(OH)2 - малорастворим. MgCl2 + CaCl2 -> нет реакции. Итак, для Б) подходит 1. Значит, Б и В имеют один и тот же реактив - 1. Теперь вернемся к А). Al2(SO4)3 и H2SO4. Варианты: 1) MgCl2 (нет реакции), 2) K2CO3 (выделение CO2 с обеими), 3) HNO3 (нет явной реакции), 4) Cu (нет реакции). Если предположить, что задача подразумевает различие в кислотности, то H2SO4 — сильная кислота, Al2(SO4)3 — соль, которая в водном растворе дает слабокислую среду из-за гидролиза. Но это сложно различить без индикаторов. Если мы допустим, что для А) реактивом является 3 (HNO3), то это приведет к А-3, Б-1, В-1. Проверим, если бы для А) был другой вариант. Например, если бы был вариант с гидроксидом, который реагирует с кислотой, но не с солью. Или наоборот. Но среди предложенных, 3 кажется наименее нелогичным, хотя и не идеальным. Возможно, есть какая-то специфическая реакция HNO3 с Al2(SO4)3. Другой вариант: если бы мы использовали реактив, который образует осадок с H2SO4, но не с Al2(SO4)3, или наоборот. Например, BaCl2 образует осадок с H2SO4, но не с Al2(SO4)3. Но BaCl2 нет в списке. Давайте еще раз подумаем про K2CO3. Он реагирует с кислотами. H2SO4 - кислота. Al2(SO4)3 - соль, но она гидролизуется с образованием H+. Значит, K2CO3 будет реагировать с обеими. Значит, 2 не подходит для А. Остаются 1, 3, 4. Ни один из них не дает явной разной реакции. Однако, если задача корректна, то один из них должен подходить. Исходя из того, что Б и В - это 1, проверим А) еще раз. Может быть, азотная кислота (3) реагирует с сульфатом алюминия, но не с серной кислотой? Это маловероятно. Возможно, в задаче ошибка, и для А) должен быть другой вариант. Но если выбирать из предложенных, то 3 является наименее нелогичным, хотя и требует дополнительных пояснений, которых нет. Если предположить, что для А) подходит 3, то Б) - 1, В) - 1. Проверим, может ли быть другой вариант для Б) и В). Для В) K3PO4 и NaNO3. MgCl2 (1) дает осадок с K3PO4. K2CO3 (2) не реагирует. HNO3 (3) не реагирует. Cu (4) не реагирует. Значит, для В) только 1. Для Б) Ca(OH)2 и CaCl2. MgCl2 (1) дает осадок с Ca(OH)2. K2CO3 (2) дает осадок с CaCl2. HNO3 (3) реагирует с Ca(OH)2. Cu (4) не реагирует. Здесь мы имеем два варианта: 1) для Ca(OH)2, и 2) для CaCl2. Таким образом, если для В) - 1, то для Б) может быть 2 или 3. Если для Б) - 2, то K2CO3, реагирует с CaCl2 (осадок CaCO3), но не с Ca(OH)2. Тогда А) - ? Б) - 2, В) - 1. Это выглядит более логично. Проверим А) с K2CO3: Al2(SO4)3 + K2CO3 -> CO2 + H2O + K2SO4 + Al(OH)3 (осадок). H2SO4 + K2CO3 -> CO2 + H2O + K2SO4. Оба реагируют с выделением CO2. Но Al2(SO4)3 даст еще и осадок Al(OH)3, если раствор будет нейтральным или щелочным. Если раствор кислый (H2SO4), то Al(OH)3 не образуется. Но K2CO3 сама по себе щелочная. Итак, K2CO3 (2) подходит для А). Итак, А-2, Б-2, В-1. Нет, для Б) K2CO3 реагирует с CaCl2, а для А) K2CO3 реагирует с обеими, но с разными эффектами. Если для Б) выбрать K2CO3 (2), то он реагирует с CaCl2. А с Ca(OH)2 — нет. Тогда для Б) - 2. Для В) — 1. Для А) - ? Если для А) взять K2CO3 (2), то он будет реагировать с обеими. Если для А) выбрать HNO3 (3), то нет явной реакции. Давайте вернемся к первому предположению: А-3, Б-1, В-1. Это дает две одинаковые цифры, что возможно. Но давайте попробуем А-2, Б-1, В-1. Это тоже возможно. Проверим А-2: K2CO3. Al2(SO4)3 + K2CO3 -> 3K2SO4 + 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑. H2SO4 + K2CO3 -> K2SO4 + H2O + CO2↑. Оба реагируют с выделением CO2. Но при добавлении K2CO3 к H2SO4, H2SO4 будет нейтрализоваться, и CO2 будет выделяться. При добавлении к Al2(SO4)3, K2CO3 также будет реагировать, и CO2 будет выделяться, а также может образоваться осадок Al(OH)3. Возможно, это и есть различие. Итак, А-2. Б-1, В-1. Тогда А-2, Б-1, В-1. Это выглядит наиболее логичным.

Ответ: А2, Б1, В1