schoolХимия
verifiedРешено AI
Решение задачи: Взаимодействие CrCl3 и нитрита натрия
help_outlineУсловие задачи
В одну пробирку с концентрированным раствором вещества X прилили раствор хлорида хрома(III), при этом наблюдали образование осадка. В другую пробирку с раствором вещества Y добавили нитрит натрия. В результате произошла реакция, которую описывает сокращенное ионное уравнение H+ + NO2– → HNO2 Из предложенного перечня определите, каким веществам соответствуют реагенты X и Y. 1) метафосфорная кислота 2) аммиак 3) хлороводородная кислота 4) хлорноватистая кислота 5) гидроксид магния Почему 2 3 , а не 1 3 ?
lightbulbКраткий ответ
Вещество X - аммиак (NH3), образующий осадок гидроксида хрома(III) при взаимодействии с хлоридом хрома(III). Реакция вещества Y с нитритом натрия приводит к образованию азотистой кислоты (HNO2).
Подробное решение
Для решения данной задачи проанализируем условия взаимодействия для каждого вещества.
Определение вещества X:
По условию, при добавлении раствора вещества X к хлориду хрома(III) \( CrCl_{3} \) образуется осадок.
Рассмотрим предложенные варианты:
1) Метафосфорная кислота \( HPO_{3} \) — сильная кислота, но при обычных условиях с хлоридом хрома видимых признаков реакции (осадка) не дает.
2) Аммиак \( NH_{3} \) (в виде водного раствора \( NH_{3} \cdot H_{2}O \)). При добавлении избытка концентрированного раствора аммиака к солям хрома(III) происходит реакция соосаждения гидроксида, а затем (в концентрированной среде) частичное образование комплексных соединений. Однако на начальном этапе и в обычных школьных опытах фиксируется выпадение серо-зеленого осадка гидроксида хрома(III):
\[ Cr^{3+} + 3NH_{3} + 3H_{2}O \rightarrow Cr(OH)_{3}\downarrow + 3NH_{4}^{+} \]
Следовательно, вещество X — это аммиак (2).
Определение вещества Y:
Сокращенное ионное уравнение \( H^{+} + NO_{2}^{-} \rightarrow HNO_{2} \) показывает, что в растворе присутствуют свободные ионы водорода, которые связываются с нитрит-ионом в молекулу слабой азотистой кислоты. Это возможно только при добавлении сильной кислоты, которая полностью диссоциирует в воде.
1) Метафосфорная кислота \( HPO_{3} \) — хотя и является кислотой, в школьном курсе для подобных реакций ионного обмена традиционно рассматриваются классические сильные бескислородные или кислородсодержащие кислоты.
3) Хлороводородная кислота \( HCl \) — сильная кислота, полностью диссоциирует:
\[ HCl \rightarrow H^{+} + Cl^{-} \]
При взаимодействии с нитритом натрия \( NaNO_{2} \):
\[ H^{+} + Cl^{-} + Na^{+} + NO_{2}^{-} \rightarrow HNO_{2} + Na^{+} + Cl^{-} \]
После сокращения одинаковых ионов получаем искомое уравнение:
\[ H^{+} + NO_{2}^{-} \rightarrow HNO_{2} \]
Следовательно, вещество Y — это хлороводородная кислота (3).
Ответ на вопрос: Почему 2 3, а не 1 3?
Выбор между аммиаком (2) и метафосфорной кислотой (1) для вещества X обусловлен химическими свойствами хрома. Метафосфорная кислота \( HPO_{3} \) в растворе существует в виде полимерных форм и не является типичным реагентом для осаждения ионов хрома в школьной программе. Аммиак же является классическим осадителем для амфотерных гидроксидов.
Что касается вещества Y, то метафосфорная кислота (1) теоретически могла бы дать ионы водорода, но она крайне неустойчива, при растворении в воде переходит в ортофосфорную кислоту и редко используется в таких задачах. Хлороводородная кислота (3) — это стандартный источник протонов \( H^{+} \) для вытеснения слабых кислот из их солей.
Правильный ответ: 2 3.