Задача 11
В трёх пробирках без этикеток находятся растворы сульфида, сульфита и сульфата калия. Как с помощью одного реактива распознать эти вещества? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.
Решение:
Нам даны три раствора солей калия:
- Сульфид калия \(\text{K}_2\text{S}\)
- Сульфит калия \(\text{K}_2\text{SO}_3\)
- Сульфат калия \(\text{K}_2\text{SO}_4\)
Для распознавания этих веществ можно использовать раствор сильной кислоты, например, соляной кислоты \(\text{HCl}\) или серной кислоты \(\text{H}_2\text{SO}_4\). Рассмотрим использование соляной кислоты.
При добавлении соляной кислоты к каждому из растворов будут наблюдаться следующие явления:
1. Раствор сульфида калия \(\text{K}_2\text{S}\):
При добавлении соляной кислоты к раствору сульфида калия будет выделяться газ с запахом тухлых яиц – сероводород \(\text{H}_2\text{S}\).
Молекулярное уравнение:
\[\text{K}_2\text{S} + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{H}_2\text{S}\uparrow\]Ионное уравнение:
\[2\text{K}^+ + \text{S}^{2-} + 2\text{H}^+ + 2\text{Cl}^- \rightarrow 2\text{K}^+ + 2\text{Cl}^- + \text{H}_2\text{S}\uparrow\]Сокращенное ионное уравнение:
\[\text{S}^{2-} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{H}_2\text{S}\uparrow\]2. Раствор сульфита калия \(\text{K}_2\text{SO}_3\):
При добавлении соляной кислоты к раствору сульфита калия будет выделяться газ с резким запахом (запах горящей спички) – сернистый газ (оксид серы(IV)) \(\text{SO}_2\). Также может наблюдаться помутнение раствора из-за образования серы, если реакция протекает в присутствии окислителей или при длительном стоянии.
Молекулярное уравнение:
\[\text{K}_2\text{SO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2\uparrow\]Ионное уравнение:
\[2\text{K}^+ + \text{SO}_3^{2-} + 2\text{H}^+ + 2\text{Cl}^- \rightarrow 2\text{K}^+ + 2\text{Cl}^- + \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2\uparrow\]Сокращенное ионное уравнение:
\[\text{SO}_3^{2-} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2\uparrow\]3. Раствор сульфата калия \(\text{K}_2\text{SO}_4\):
При добавлении соляной кислоты к раствору сульфата калия никаких видимых изменений (выделения газа, образования осадка, изменения цвета) не произойдёт, так как сульфат калия является солью сильной кислоты и сильного основания, и не реагирует с соляной кислотой с образованием газа или осадка.
Молекулярное уравнение:
\[\text{K}_2\text{SO}_4 + \text{HCl} \rightarrow \text{реакция не идёт}\]Ионное уравнение:
\[2\text{K}^+ + \text{SO}_4^{2-} + \text{H}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{реакция не идёт}\]Вывод:
Таким образом, с помощью одного реактива – соляной кислоты – можно различить эти три вещества по следующим признакам:
- Пробирка, в которой выделяется газ с запахом тухлых яиц, содержит сульфид калия \(\text{K}_2\text{S}\).
- Пробирка, в которой выделяется газ с резким запахом (запах горящей спички), содержит сульфит калия \(\text{K}_2\text{SO}_3\).
- Пробирка, в которой не наблюдается никаких видимых изменений, содержит сульфат калия \(\text{K}_2\text{SO}_4\).