Задание 3*. В трёх пронумерованных пробирках без этикеток находятся растворы следующих веществ: 1) серная кислота (H₂SO₄), 2) гидроксид натрия (NaOH), 3) сульфат натрия (Na₂SO₄). Используя только раствор карбоната натрия (Na₂CO₃) и индикатор лакмус, определите содержимое каждой пробирки. Напишите уравнения всех возможных реакций в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном виде.

Сначала добавим лакмус к отдельным порциям растворов. Красный цвет укажет на кислоту, синий — на щёлочь, фиолетовый — на нейтральный раствор. Так можно различить H₂SO₄, NaOH и Na₂SO₄. Для подтверждения кислоты добавим к её порции раствор Na₂CO₃: выделение углекислого газа характерно для реакции кислоты с карбонатом.

Для растворов NaOH и Na₂SO₄ при смешивании с Na₂CO₃ видимых признаков реакции нет: не образуются ни осадок, ни газ, ни слабый электролит.

Молекулярное уравнение реакции серной кислоты с карбонатом натрия:

\(\mathrm{H_2SO_4+Na_2CO_3\rightarrow Na_2SO_4+H_2O+CO_2\uparrow}\)

Полное ионное уравнение:

\(\mathrm{2H^++SO_4^{2-}+2Na^++CO_3^{2-}\rightarrow 2Na^++SO_4^{2-}+H_2O+CO_2\uparrow}\)

Сокращённое ионное уравнение:

\(\mathrm{2H^++CO_3^{2-}\rightarrow H_2O+CO_2\uparrow}\)

Остальные возможные сочетания реагентов из указанного набора не дают реакции с наблюдаемым признаком; поэтому уравнений реакций для них нет.

Ответ: лакмусом определяют кислоту, щёлочь и нейтральную соль по красному, синему и фиолетовому цветам соответственно; выделение газа при добавлении Na₂CO₃ подтверждает H₂SO₄.