6.04 Металлы основных подгрупп и амфотерные соединения

Составим предварительную схему: 

1) CuBr₂ (р-р) + X (металл) → красноватый налет (осадок) 

2) CuBr₂ (р-р) + Y (раствор), схеме соответствует ионное уравнение: Cu²⁺ + S^2- = CuS

На роль X подходят только металлы. Металлами среди предложенных являются: серебро, железо. На роль Y подходят жидкие/ растворимые вещества (так как вещество Y - раствор, а раствор представляет собой смесь растворителя (воды) и растворенных в нем веществ или представляет собой само вещество в жидкой форме). Такими веществами являются среди предложенных: сульфид натрия, сероводород, гидросульфид калия.

Этой схеме соответствуют следующие реакции: 

1) CuBr₂ + Fe → FeBr₂ + Cu

Серебро не будет вступать в реакцию замещения с бромидом меди, так как серебро - менее активный металл, чем медь (см. ряд напряжений металлов). Железо - более активный металл, чем медь, поэтому оно вступит в реакцию замещения с бромидом меди. Железо замещает медь в составе соли, в результате образуется бромид меди и образуется характерный красноватый налет меди. Следовательно, железо подходит как вещество X.

2) CuBr₂ + Na₂S → CuS + 2NaBr

Если следовать ионному уравнению, то можно понять, что вещество Y должно диссоциировать на ионы и обязательно при диссоциации давать сульфид-анион. Единственным таким веществом является сульфид натрия. Гидросульфид калия диссоциирует на гидросульфид-анион, а не на сульфид-анион. Сероводород - слабый электролит, поэтому не диссоциирует. При добавлении сульфида натрия к раствору бромида меди произойдет реакция ионного обмена, в результате которой образуется бромид натрия и сульфид меди, указанный в ионном уравнении. Следовательно, вещество Y - сульфид натрия. 

Следовательно, X - железо, Y - сульфид натрия. 

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным веществам. 

2NH₃ + ZnCl₂ + 2H₂O → Zn(OH)₂↓ + 2NH₄Cl  
2AgNO₃ + ZnCl₂ → 2AgCl↓ + Zn(NO₃)₂  

Ответ: 25

Составим предварительную схему:

В одну пробирку с осадком карбоната магния добавили раствор сильной кислоты Х и в результате реакции наблюдали полное растворение осадка. В другую пробирку с осадком карбоната магния добавили воду и пропускали газ Y. В результате реакции наблюдали растворение осадка. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанные реакции.

1) MgCO₃ + X (р-р сил. к-ты) → растворение осадка

2) MgCO₃ + H₂O + Y (газ) → растворение осадка

Этой схеме соответствуют:

1) MgCO₃ + 2HBr → MgBr₂ + H₂O + CO₂

Бромоводород - единственная сильная кислота из всего списка. При реакции с фтороводородом данный осадок растворится, но образуется новый осадок - фторид магния. При реакции с сероводородом будет такой же эффект, но образуется осадок гидроксида магния. Значит он нам подходит как X.

2) MgCO₃ + H₂O + CO₂ → Mg(HCO₃)₂

Давайте разберемся, почему именно углекислый газ. При реакции с фтороводородом осадок растворится, но образуется новый осадок - фторид магния. При реакции с сероводородом будет такой же эффект, но образуется осадок гидроксида магния. Бромоводород уже брали. Да и рассмотренные вещества представлены в виде кислоты, то есть в виде растворов газов в воде. Аммиак в воде станет гидратом аммиака, при реакции его с карбонатом магния будет новый осадок гидроксида магния. А именно при реакции с углекислым газом произойдет полное растворение осадка без выделения новых. Значит он нам подходит как Y.

Следовательно, X - бромоводородная кислота, Y - углекислый газ.

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным веществам.

Составим предварительную схему:

1) FeCl₂ (р-р) + X (р-р) → нерастворимое основание.

2) FeCl₂ (р-р) + Y (р-р) подобно Fe²⁺ + 2F^- → FeF_2.

Этой схеме соответствуют:

1) FeCl₂ + 2KOH → Fe(OH)₂ + 2KCl.

Чтобы в продуктах получилось новое основание, нкжно чтобы произошла реакция ионного обмена хлорида железа (II) с веществом, содержащим гидроксид-анион. Единственное такое вещество из списка - гидроксид калия. Значит он нам подходит как X.

2) FeCl₂ + 2NaF → FeF₂ + 2NaCl.

Схема ионного уравнения подсказывает нам, что вторая реакция - реакция ионного обмена. Чтобы получился фторид железа (II) необходимо, чтобы хлорид прореагировал с чем-то фторсодержащим. Нам подходит как Y именно фторид натрия. Почему так? В списке есть 3 фторсодержащих вещества: фтороводородная кислота, фторид серебра и фторид натрия.

Фтороводородная кислота - растворима, но она слабая, не диссоциирует на ионы, поэтому она не подходит под указанное ионное уравнение и эта кислота не может вытеснить хлорид-анион (от сильной кислоты) из соли железа.

Фторид серебра - растворимая соль, может диссоциировать на ионы и реагировать с солью железа. Но в этой реакции бы образовалось 2 осадка: фторид железа и хлорид серебра, а хлорида серебра нет в ионном уравнении, значит и этот реактив не подходит.

Под все нужные условия подходит фторид натрия.

Следовательно, X - гидроксид калия, Y - фторид натрия.

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным веществам.

Составим предварительную схему:

1) Al(OH)₃ + X (р-р) → раствор

2) Al(OH)₃ + Y (р-р) → раствор, схеме соответствует уравнение: Al(OH)₃ + 3H⁺ = Al³⁺ + 3H₂O

Так как у реакций схожие данные, то сначала разберем вторую реакцию, у которой данных больше.

Второй реакции из схемы соответствует:

2) 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Следуя из ионного уравнения второе должно уметь диссоциировать и при диссоциации давать протоны. Рассмотрим потенциальных кандидатов: гидрокарбонат натрия при диссоциации дает ион натрия и гидрокарбонат-анион, протоны не дает; фтороводород - слабая кислота, не диссоциирует; серная кислота - диссоциирует и дает при диссоциации протоны, таким образом, как вещество Y подходит серная кислота.

Первой реакции соответствует:

1) Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄]

Чтобы подобрать вещество X, нужно найти вещества, которые способны реагировать с гидроксидом алюминия и способны при реакции с ним давать растворимые продукты. Гидрокарбонат натрия и хлорид аммония не реагирует с гидроксидом алюминия, так как соли часто не реагируют с нерастворимыми веществами. Серную кислоту уже выбрали как вещество Y. Фтороводородная кислота способна реагировать с гидроксидом алюминия, однако при взаимодействии образуется малорастворимый фторид алюминия, хотя по условию должен получится раствор, поэтому такой вариант нам не подходит. При взаимодействии с гидроксидом калия образуется хорошо растворимый тетрагидроксоалюминат натрия, поэтому гидроксид калия подходит как вещество Х.

Таким образом, Х - гидроксид калия, Y - серная кислота.

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным веществам.

Ca(H₂PO₄)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaHPO₄↓ + 2H₂O  
2HF + Ca(OH)₂ → CaF₂↓ + 2H₂O  

Ответ: 52

H₂SO₄ + Zn(OH)₂↓ → ZnSO₄ + 2H₂O  
2LiOH + Zn(OH)₂↓ → Li₂[Zn(OH)₄]  

Ответ: 42

CuCl₂ + Ba(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + BaCl₂  
Na₂HPO₄ + Ba(OH)₂ → BaHPO₄↓ + 2NaOH  

Ответ: 31

Ba(OH)₂ + MgCl₂ → Mg(OH)₂↓ + BaCl₂  
2Na₃PO₄ + 3MgCl₂ → Mg₃(PO₄)₂↓ + 6NaCl  

Ответ: 52

Ca(HCO₃)₂ + 2NaOH → CaCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O 
(NH₄)₂HPO₄ + 2NaOH → 2NH₃↑ + Na₂HPO₄ + 2H₂O  

Ответ: 41

Составим предварительную схему:

1) Al(OH)₃ + X (сил. к-та) → растворение осадка

2) Al(OH)₃ + Y (раствор) → растворение осадка

На роль X подходит бромоводородная кислота (единственная сильная кислота из списка, при взаимодействии произойдет реакция нейтрализации с растворением осадка и выделением растворимых продуктов), а на роль Y подходят жидкие/ растворимые вещества (так как вещество Y - раствор, раствор представляет собой смесь растворителя (воды) и растворенных в нем веществ).  На роль Y могут подходить все вещества из списка, кроме бромоводородной кислоты, так как её мы уже выбрали для получения одинакового для двух реакций результата.

Следует помнить, что гидроксид алюминия - осадок, то есть нерастворимое вещество. В основном соли не реагируют с нерастворимыми веществами, поэтому гидросульфид натрия не будет реагировать с гидроксидом алюминия. Сероводородная кислота не будет реагировать. Гидрат аммиака, не смотря на то, что он - основание, реагировать не будет с гидроксидом алюминия, гидрат аммиака не дает комплексных соединений с амфотерными гидроксидами. Амфотерный гидроксид алюминия хорошо растворяется в сильных кислотах и щелочах, поэтому для второй реакции хорошо подойдет гидроксид калия, при взаимодействии растворяется в щелочи гидроксид алюминия и образуется растворимая комплексная соль тетрагидроксоалюминат калия. Следовательно, вещество Y - гидроксид калия.

Этой схеме соответствуют следующие реакции: 

1) Al(OH)₃ + 3HBr → AlBr₃ + 3H₂O

2) Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄]

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным веществам.

MgSO₄ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + Na₂SO₄
AlBr₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaBr
Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

Ответ: 25

Составим предварительную схему:

1) Al₂(SO₄)₃ + X (раствор) → нерастворимый гидроксид + растворимая соль

2) Al₂(SO₄)₃ + Y (раствор) → нерастворимая соль (осадок) + растворимая соль

На роль X и Y подходят жидкие/ растворимые вещества (так как вещества X и Y - растворы, а раствор представляет собой смесь растворителя (воды) и растворенных в нем веществ или представляет собой само вещество в жидкой форме). Такими веществами являются среди перечня все вещества, кроме гидроксида магния.

Этой схеме соответствуют следующие реакции:

1) 6KOH + Al₂(SO₄)₃ → 3K₂SO₄ + 2Al(OH)₃ 

Из сульфата алюминия и какого-то вещества нужно получить новую соль и новый гидроксид. Чтобы получить такие продукты, вторым реагентом должен быть гидроксид, так как для того чтобы получить гидроксид через взаимодействие с солью, нужно, чтобы присутствовал реагент, содержащий гидроксид-ионы. В результате реакции ионного обмена из соли и гидроксида образуются новые соль и гидроксид. Доступные гидроксиды из списка: гидроксиды калия и бария. При взаимодействии гидроксида бария и сульфата алюминия не образуются нужные нам продукты: в результате получатся нерастворимая соль - сульфат бария и нерастворимый гидроксид алюминия, таким образом, гидроксид бария нам не подходит. При взаимодействии гидроксида калия в недостатке и сульфата алюминия нужные продукты образуются: растворимая соль - сульфат калия и нерастворимый гидроксид алюминия. Следовательно, вещество X - гидроксид калия.

2) Al₂(SO₄)₃ + 2Na₃PO₄ → 3Na₂SO₄ + 2AlPO₄

Из сульфата алюминия и какого-то вещества нужно получить две новые соли. Чтобы получить такие продукты, вторым реагентом тоже должна быть соль, тогда в результате реакции ионного обмена из сульфата алюминия и какой-то другой соли образуются новые соли. Соль состоит из катиона металла и кислотного остатка, такой состав есть только у солей, поэтому для получения солей нам нужен второй реагент этого же класса. Доступные соли из списка: фосфат натрия и ацетат аммония. При взаимодействии сульфата алюминия и ацетата аммония не образуются нужные нам продукты: в результате получатся сульфат аммония и ацетат алюминия, который разлагается в воде (реакция протекает в растворе, а раствор предполагает наличие воды), таким образом, ацетат аммония не подходит. При взаимодействии фосфата натрия и сульфата алюминия нужные продукты образуются: растворимая соль - сульфат натрия и нерастворимая соль - фосфат алюминия. Следовательно, вещество Y - фосфат натрия.

Следовательно, X - гидроксид калия, Y - фосфат натрия.

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным веществам.