Условие задания:
Укажи, при взаимодействии каких веществ в водном растворе происходит реакция ионного обмена с образованием осадка или малодиссоциирующего вещества (слабого электролита):
- все варианты подходят
- гидроксид натрия и хлорид алюминия
- фосфат калия и азотная кислота
- азотная кислота и хлорид натрия
Решение:
Реакция ионного обмена в водном растворе протекает до конца (то есть является необратимой) в том случае, если в результате реакции образуется:
- осадок (нерастворимое вещество);
- газ;
- малодиссоциирующее вещество (слабый электролит), например, вода или слабая кислота/основание.
Рассмотрим каждый вариант:
1. Гидроксид натрия и хлорид алюминия:
Гидроксид натрия (\(\text{NaOH}\)) — сильное основание, хорошо растворимое в воде. Хлорид алюминия (\(\text{AlCl}_3\)) — растворимая соль.
При их взаимодействии происходит реакция ионного обмена:
\[3\text{NaOH} + \text{AlCl}_3 \rightarrow \text{Al(OH)}_3\downarrow + 3\text{NaCl}\]В результате реакции образуется гидроксид алюминия (\(\text{Al(OH)}_3\)), который является нерастворимым основанием (осадком). Также образуется хлорид натрия (\(\text{NaCl}\)), который является растворимой солью.
Так как образуется осадок, эта реакция ионного обмена протекает до конца.
2. Фосфат калия и азотная кислота:
Фосфат калия (\(\text{K}_3\text{PO}_4\)) — растворимая соль. Азотная кислота (\(\text{HNO}_3\)) — сильная кислота.
При их взаимодействии происходит реакция ионного обмена:
\[\text{K}_3\text{PO}_4 + 3\text{HNO}_3 \rightarrow 3\text{KNO}_3 + \text{H}_3\text{PO}_4\]В результате реакции образуется нитрат калия (\(\text{KNO}_3\)), который является растворимой солью, и фосфорная кислота (\(\text{H}_3\text{PO}_4\)). Фосфорная кислота является слабой кислотой, то есть малодиссоциирующим веществом (слабым электролитом).
Так как образуется слабый электролит, эта реакция ионного обмена протекает до конца.
3. Азотная кислота и хлорид натрия:
Азотная кислота (\(\text{HNO}_3\)) — сильная кислота. Хлорид натрия (\(\text{NaCl}\)) — растворимая соль.
При их взаимодействии происходит реакция ионного обмена:
\[\text{HNO}_3 + \text{NaCl} \rightarrow \text{NaNO}_3 + \text{HCl}\]В результате реакции образуется нитрат натрия (\(\text{NaNO}_3\)), который является растворимой солью, и соляная кислота (\(\text{HCl}\)), которая является сильной кислотой (сильным электролитом).
Так как в продуктах реакции не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, эта реакция ионного обмена практически не протекает до конца в водном растворе. Все ионы остаются в растворе.
Вывод:
Из рассмотренных вариантов, реакции ионного обмена с образованием осадка или слабого электролита происходят в первых двух случаях:
- Гидроксид натрия и хлорид алюминия (образуется осадок \(\text{Al(OH)}_3\)).
- Фосфат калия и азотная кислота (образуется слабый электролит \(\text{H}_3\text{PO}_4\)).
Следовательно, вариант "все варианты подходят" не является верным, так как последний вариант не подходит. Но поскольку первые два варианта подходят, и они представлены как отдельные пункты, а не как часть "все варианты подходят", то правильным ответом будет тот, который включает в себя подходящие варианты. В данном случае, если подразумевается, что нужно выбрать один из предложенных вариантов, и "все варианты подходят" является одним из них, то это может быть ловушкой. Однако, если вопрос подразумевает, что нужно выбрать *любой* подходящий вариант, то оба первых варианта подходят. Если же нужно выбрать *единственный* правильный ответ из списка, то формулировка "все варианты подходят" может быть верной, если все остальные варианты (кроме "все варианты подходят") действительно подходят. Но в нашем случае, вариант 3 не подходит.
Поскольку в списке есть "все варианты подходят", а мы выяснили, что не все варианты подходят (вариант 3 не подходит), то этот пункт не может быть верным. Значит, нужно выбрать те варианты, которые действительно подходят.
Если это вопрос с множественным выбором, где только один ответ может быть выбран, и "все варианты подходят" является одним из вариантов, то это означает, что либо все остальные варианты должны подходить, либо ни один из них не подходит, и тогда "все варианты подходят" неверно. В данном случае, варианты 1 и 2 подходят, а вариант 3 - нет.
Предполагая, что нужно выбрать один из предложенных вариантов, который *точно* подходит, и учитывая, что "все варианты подходят" неверно, мы должны выбрать один из конкретных примеров, который соответствует условию. Оба варианта 1 и 2 подходят.
Однако, если это тест, где только один ответ является правильным, и "все варианты подходят" является одним из вариантов, то это означает, что либо все перечисленные реакции (гидроксид натрия и хлорид алюминия, фосфат калия и азотная кислота, азотная кислота и хлорид натрия) должны подходить, либо нет. Поскольку азотная кислота и хлорид натрия не подходят, то "все варианты подходят" неверно.
Таким образом, из предложенных вариантов, которые описывают конкретные реакции, подходят:
- гидроксид натрия и хлорид алюминия
- фосфат калия и азотная кислота
Если нужно выбрать только один ответ, и оба эти варианта присутствуют, то это может быть некорректно составленный вопрос. Но если мы должны выбрать *любой* из подходящих, то оба первых варианта верны. Если же вопрос подразумевает, что только один из вариантов является *наиболее* полным или *единственно* верным, то это требует дополнительного уточнения. Однако, исходя из стандартной логики тестов, если есть вариант "все варианты подходят", и он не верен, то нужно выбрать конкретный вариант, который верен.
В данном случае, оба варианта "гидроксид натрия и хлорид алюминия" и "фосфат калия и азотная кислота" являются правильными ответами на условие задания. Если нужно выбрать один, то это проблема формулировки вопроса. Но если это вопрос с несколькими правильными ответами, то оба эти варианта верны.
Предположим, что нужно выбрать один из вариантов, который *точно* соответствует условию. Оба первых варианта соответствуют. Если бы был только один из них, он был бы ответом. Поскольку их два, и есть вариант "все варианты подходят", который не верен, то это указывает на то, что вопрос может быть с подвохом или требует выбора одного из двух правильных. В таких случаях часто выбирают первый подходящий или тот, который является более "классическим" примером.
Давайте выберем один из них, например, первый, так как он приводит к образованию осадка, что является одним из наиболее очевидных признаков протекания реакции ионного обмена до конца.
Правильный ответ (один из возможных, если требуется выбрать только один):
гидроксид натрия и хлорид алюминия
Или, если вопрос допускает несколько правильных ответов, то оба: гидроксид натрия и хлорид алюминия, а также фосфат калия и азотная кислота.
Но так как в тесте обычно выбирается один вариант, и "все варианты подходят" неверно, то выбираем один из конкретных подходящих. Пусть это будет первый.