2 Установите соответствие между двумя веществами и реактивом, с помощью которого можно различить эти вещества. ВЕЩЕСТВА А) Na2CO3 и K2SO4 Б) Н3РО4 И H2SO4 В) ВаСl2 и MgCl2 РЕАКТИВ 1. K2CO3 2. NaNO3 3. LiOH 4. ΗΝΟ3

Решение:

Для различения веществ необходимо найти реактив, который даст разную реакцию с каждой парой.

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄

Эти вещества можно различить с помощью LiOH (3). При добавлении LiOH к Na₂CO₃ выпадет осадок Li₂CO₃ (белый), а при добавлении к K₂SO₄ осадок не образуется.

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄

Эти вещества можно различить с помощью BaCl₂ (не входит в предложенные варианты, но если бы входил, то дал бы осадок BaSO₄ с H₂SO₄ и не реагировал бы с H₃PO₄). Однако, если использовать предложенные варианты, то можно использовать K₂CO₃ (1). H₃PO₄ будет реагировать с выделением CO₂, а H₂SO₄ не будет.

В) BaCl₂ и MgCl₂

Эти вещества можно различить с помощью K₂CO₃ (1). При добавлении K₂CO₃ к BaCl₂ выпадет осадок BaCO₃, а при добавлении к MgCl₂ выпадет осадок MgCO₃. Оба осадка, но их растворимость и условия образования могут отличаться. Более надежный вариант — использовать LiOH (3). При добавлении LiOH к BaCl₂ осадок не образуется, а при добавлении к MgCl₂ образуется осадок Mg(OH)₂.

Для корректного соответствия:

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄ — с помощью LiOH (3).

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄ — с помощью K₂CO₃ (1) (выделение CO₂).

В) BaCl₂ и MgCl₂ — с помощью LiOH (3) (образование Mg(OH)₂).

Перепроверяем вариант Б. H₂SO₄ — сильная кислота, H₃PO₄ — средняя. K₂CO₃ — соль слабой кислоты. С H₂SO₄ реакция будет: H₂SO₄ + K₂CO₃ -> K₂SO₄ + H₂O + CO₂. С H₃PO₄: 2H₃PO₄ + 3K₂CO₃ -> 2K₃PO₄ + 3H₂O + 3CO₂. Оба реагируют с выделением CO₂. Значит K₂CO₃ не подходит для Б.

Рассмотрим HNO₃ (4). HNO₃ реагирует с K₂CO₃ (выделение CO₂), NaNO₃ — не реагирует. Не подходит.

Рассмотрим HNO₃ (4) для пары Б. H₂SO₄ и H₃PO₄ — это кислоты. HNO₃ — тоже кислота. Реакция нейтрализации, но отличить нельзя.

Вернемся к А) Na₂CO₃ и K₂SO₄. LiOH (3) — подходит, осадок Li₂CO₃.

Рассмотрим В) BaCl₂ и MgCl₂. LiOH (3) — подходит, осадок Mg(OH)₂.

Похоже, что LiOH (3) подходит и для А, и для В. Это не может быть правильным.

Давайте рассмотрим пары и реактивы еще раз.

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄

• 1. K₂CO₃: Не подходит, обе соли калия.
• 2. NaNO₃: Не подходит, обе соли натрия.
• 3. LiOH: Na₂CO₃ + 2LiOH -> Li₂CO₃ (осадок) + 2NaOH. K₂SO₄ + 2LiOH -> 2KOH + Li₂SO₄ (растворимо). Подходит!
• 4. HNO₃: Na₂CO₃ + 2HNO₃ -> 2NaNO₃ + H₂O + CO₂. K₂SO₄ + 2HNO₃ -> 2KNO₃ + H₂SO₄. Обе реагируют.

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄

• 1. K₂CO₃: H₃PO₄ + K₂CO₃ -> K₃PO₄ + H₂O + CO₂ (выделение газа). H₂SO₄ + K₂CO₃ -> K₂SO₄ + H₂O + CO₂ (выделение газа). Оба реагируют.
• 2. NaNO₃: Не реагирует.
• 3. LiOH: H₃PO₄ + LiOH -> Li₃PO₄ (растворимо) + H₂O. 2H₃PO₄ + 3LiOH -> Li₃PO₄ + 3H₂O. H₂SO₄ + 2LiOH -> Li₂SO₄ + 2H₂O. Оба реагируют.
• 4. HNO₃: Обе кислоты. Нельзя различить.

В) BaCl₂ и MgCl₂

• 1. K₂CO₃: BaCl₂ + K₂CO₃ -> BaCO₃ (осадок) + 2KCl. MgCl₂ + K₂CO₃ -> MgCO₃ (осадок) + 2KCl. Оба реагируют.
• 2. NaNO₃: Не реагирует.
• 3. LiOH: BaCl₂ + 2LiOH -> Ba(OH)₂ (растворимо) + 2LiCl. MgCl₂ + 2LiOH -> Mg(OH)₂ (осадок) + 2LiCl. Подходит!
• 4. HNO₃: Обе соли. Не реагируют.

Исходя из анализа:

А) 3 (LiOH)

В) 3 (LiOH)

Такого быть не может. Значит, есть ошибка в моем рассуждении или в задании.

Пересмотрим Б) H₃PO₄ и H₂SO₄.

С K₂CO₃ (1) обе выделяют CO₂.

С HNO₃ (4) нельзя различить.

Давайте предположим, что для Б) надо использовать какой-то другой реактив, который не в списке. Но мы должны выбрать из списка.

Возможно, я ошибся в реакции Na₂CO₃ с LiOH. Na₂CO₃ — растворимая соль. LiOH — растворимое основание. Li₂CO₃ — малорастворимая соль. NaOH — растворимое основание. Реакция идет, но различие в продуктах не так очевидно, как с BaCl₂.

Рассмотрим снова А) Na₂CO₃ и K₂SO₄.

Реактив 2. NaNO₃. Никакой реакции.

Реактив 1. K₂CO₃. Никакой реакции.

Рассмотрим В) BaCl₂ и MgCl₂.

Реактив 1. K₂CO₃. BaCl₂ + K₂CO₃ → BaCO₃↓. MgCl₂ + K₂CO₃ → MgCO₃↓. Оба образуют осадок.

Реактив 4. HNO₃. Никакой реакции.

Самый надежный способ различить H₃PO₄ и H₂SO₄ — это добавить хлорид бария (BaCl₂) или хлорид стронция (SrCl₂) в присутствии аммиака. С H₂SO₄ образуется осадок BaSO₄, а с H₃PO₄ — нет. Но BaCl₂ не входит в реактивы, а H₃PO₄ и H₂SO₄ не могут быть реактивом.

Предположим, что задание и варианты верны.

Попробуем подобрать пары:

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄

С NaNO₃ (2) — не различить.

С HNO₃ (4) — оба реагируют с выделением CO₂ или образованием солей.

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄

С K₂CO₃ (1) — обе реагируют с выделением CO₂.

С LiOH (3) — обе реагируют (нейтрализация), образуя растворимые соли.

В) BaCl₂ и MgCl₂

С K₂CO₃ (1) — оба дают осадок.

С LiOH (3) — MgCl₂ дает осадок Mg(OH)₂, BaCl₂ не дает осадка. Значит, для В) подходит 3.

Теперь нужно найти реактив для А) и Б).

Попробуем для А) Na₂CO₃ и K₂SO₄ использовать NaNO₃ (2). Ничего не происходит.

Попробуем для Б) H₃PO₄ и H₂SO₄ использовать NaNO₃ (2). Ничего не происходит.

Остается варианты 1 и 4.

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄

Реактив 4. HNO₃. Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑. K₂SO₄ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + H₂SO₄. Оба реагируют, но выделение газа CO₂ может служить различием.

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄

Реактив 1. K₂CO₃. Обе кислоты реагируют с K₂CO₃ с выделением CO₂. Нет различия.

Есть предположение, что для А) Na₂CO₃ и K₂SO₄ лучше всего подходит HNO₃ (4), так как она позволит различить их по реакции с карбонатом (выделение CO₂) и сульфатом (без видимых изменений или образование другой кислоты).

Тогда для Б) H₃PO₄ и H₂SO₄ остаётся K₂CO₃ (1). Но как их различить? Оба выделяют CO₂. H₂SO₄ — сильная кислота, H₃PO₄ — средняя. Возможно, различие в скорости выделения газа или в образовании других продуктов при определенных условиях.

Давайте найдем наиболее очевидные различия:

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄. HNO₃ (4). Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑. K₂SO₄ + HNO₃ → реакция не идет или идет очень слабо.

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄. K₂CO₃ (1). Обе реагируют, но H₂SO₄ — сильная кислота, H₃PO₄ — средняя. Возможно, различие в активности.

В) BaCl₂ и MgCl₂. LiOH (3). BaCl₂ + 2LiOH → Ba(OH)₂ (растворим) + 2LiCl. MgCl₂ + 2LiOH → Mg(OH)₂↓ + 2LiCl.

Предполагаемые ответы:

А — 4

Б — 1

В — 3

Проверим соответствие:

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄; реактив HNO₃ (4). Na₂CO₃ реагирует с выделением CO₂. K₂SO₄ с HNO₃ не реагирует.

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄; реактив K₂CO₃ (1). Обе кислоты реагируют с K₂CO₃ с выделением CO₂. Это не различает их.

Значит, мой выбор для Б неверен.

Давайте пересмотрим Б) H₃PO₄ и H₂SO₄.

Может ли NaNO₃ (2) быть реактивом? Обе кислоты реагируют с NaNO₃, если последняя является катионом. Но NaNO₃ - соль.

Попробуем такой вариант:

А — 4 (HNO₃)

Б — 1 (K₂CO₃)

В — 3 (LiOH)

Если для Б) K₂CO₃ (1), то как отличить H₃PO₄ от H₂SO₄? Обе дают CO₂.

Есть предположение, что H₂SO₄ может вызвать более бурное газовыделение, но это не является надежным отличием.

Возможно, для Б) подходит NaNO₃ (2)? Нет.

Может быть, для А) подходит NaNO₃ (2)? Нет.

Снова вернемся к А) Na₂CO₃ и K₂SO₄.HNO₃ (4) — лучшее, что есть. Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑. K₂SO₄ + HNO₃ → нет явной реакции.

Для Б) H₃PO₄ и H₂SO₄. Из оставшихся K₂CO₃ (1), NaNO₃ (2), LiOH (3). LiOH (3) — обе реагируют, образуя растворимые соли. NaNO₃ (2) — не реагирует. K₂CO₃ (1) — обе выделяют CO₂.

Тогда если А — 4, В — 3, то для Б) остается 1 или 2. NaNO₃ (2) не подходит. K₂CO₃ (1) — обе выделяют CO₂.

Есть вероятное решение:

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄. Реактив: HNO₃ (4). Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑ (выделение газа). K₂SO₄ + HNO₃ → явной реакции нет.

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄. Реактив: K₂CO₃ (1). Обе кислоты реагируют с K₂CO₃ с выделением CO₂. Однако, H₂SO₄ — сильная кислота, H₃PO₄ — средняя. Возможно, это различие в скорости или в нейтрализации. Это наименее очевидное из всех соответствий.

В) BaCl₂ и MgCl₂. Реактив: LiOH (3). BaCl₂ + 2LiOH → Ba(OH)₂ (растворим) + 2LiCl. MgCl₂ + 2LiOH → Mg(OH)₂↓ + 2LiCl (выпадение осадка).

Итак, если принять этот вариант, то:

А — 4

Б — 1

В — 3

Проверим еще раз Б) H₃PO₄ и H₂SO₄ с K₂CO₃. Действительно, обе кислоты вытесняют угольную кислоту из ее соли, поэтому выделяется CO₂. Различие между ними здесь не очевидно.

Альтернативный вариант для Б): Если бы был BaCl₂, то с H₂SO₄ образовался бы осадок BaSO₄, а с H₃PO₄ — нет.

Может быть, в задании есть ошибка, или есть тонкое различие, которое я упускаю.

Предположим, что правильное соответствие следующее:

А) Na₂CO₃ и K₂SO₄ — 4. HNO₃ (выделение CO₂)

Б) H₃PO₄ и H₂SO₄ — 1. K₂CO₃ (выделение CO₂, но возможно, разная скорость или полнота реакции).

В) BaCl₂ и MgCl₂ — 3. LiOH (образование осадка Mg(OH)₂).

Это наиболее вероятное решение, исходя из предложенных вариантов.

Ответ: А — 4, Б — 1, В — 3.