Задача: Выберите вещества, с которыми реагирует плавиковая кислота; но не взаимодействует хлороводородная кислота.
Список веществ:
- \(NaNO_3\) (нитрат натрия)
- \(SiO_2\) (оксид кремния(IV), кремнезём)
- \(CaCO_3\) (карбонат кальция)
- \(Si\) (кремний)
- \(MgO\) (оксид магния)
Решение:
Плавиковая кислота (фтороводородная кислота, \(HF\)) и хлороводородная кислота (соляная кислота, \(HCl\)) — это галогеноводородные кислоты. Они обладают общими свойствами кислот, но плавиковая кислота имеет одно уникальное свойство, которое отличает её от других галогеноводородных кислот.
Рассмотрим взаимодействие каждой кислоты с предложенными веществами:
1. \(NaNO_3\) (нитрат натрия):
- \(HF\): Не реагирует, так как \(HF\) — слабая кислота, а \(HNO_3\) (образующаяся при гипотетической реакции обмена) также сильная кислота. Реакция обмена между солью сильной кислоты и слабой кислотой не идёт, если не образуется осадок, газ или вода.
- \(HCl\): Не реагирует по тем же причинам.
Этот вариант не подходит.
2. \(SiO_2\) (оксид кремния(IV), кремнезём):
- \(HF\): Плавиковая кислота уникальна тем, что она реагирует с оксидом кремния(IV) (песком, стеклом), образуя летучий тетрафторид кремния и воду. Это свойство используется для травления стекла.
\[SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 \uparrow + 2H_2O\] - \(HCl\): Хлороводородная кислота не реагирует с оксидом кремния(IV).
Этот вариант подходит.
3. \(CaCO_3\) (карбонат кальция):
- \(HF\): Реагирует с карбонатом кальция, образуя фторид кальция (нерастворимый осадок), углекислый газ и воду.
\[CaCO_3 + 2HF \rightarrow CaF_2 \downarrow + CO_2 \uparrow + H_2O\] - \(HCl\): Реагирует с карбонатом кальция, образуя хлорид кальция (растворимая соль), углекислый газ и воду.
\[CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 \uparrow + H_2O\]
Этот вариант не подходит, так как \(HCl\) тоже реагирует.
4. \(Si\) (кремний):
- \(HF\): Плавиковая кислота реагирует с элементарным кремнием, особенно в присутствии окислителей (например, азотной кислоты), образуя тетрафторид кремния и водород.
\[Si + 4HF \rightarrow SiF_4 \uparrow + 2H_2 \uparrow\] - \(HCl\): Хлороводородная кислота не реагирует с элементарным кремнием.
Этот вариант подходит.
5. \(MgO\) (оксид магния):
- \(HF\): Реагирует с оксидом магния как типичный кислотный оксид с основным оксидом, образуя фторид магния и воду.
\[MgO + 2HF \rightarrow MgF_2 + H_2O\] - \(HCl\): Реагирует с оксидом магния, образуя хлорид магния и воду.
\[MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O\]
Этот вариант не подходит, так как \(HCl\) тоже реагирует.
Вывод:
Вещества, с которыми реагирует плавиковая кислота, но не взаимодействует хлороводородная кислота, это:
- \(SiO_2\)
- \(Si\)