Номер 770, страница 136 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

770. К прозрачному водному раствору неизвестного вещества добавили раствор карбоната натрия. При этом наблюдалось образование белого осадка. Какие ионы могли присутствовать в неизвестном растворе: $PO_4^{3-}$, $NO_3^{-}$, $Cl^{-}$, $Ba^{2+}$, $Ag^{+}$, $Na^{+}$, $CO_3^{2-}$, $Cu^{2+}$? Ответ поясните.

По условию задачи, к прозрачному водному раствору неизвестного вещества добавили раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$), что привело к образованию белого осадка. Разберем, какие из предложенных ионов могли находиться в исходном растворе.

Раствор карбоната натрия диссоциирует в воде на ионы натрия ($Na^+$) и карбонат-ионы ($CO_3^{2-}$). Образование осадка означает, что один из ионов в неизвестном растворе вступил в реакцию с карбонат-ионом, образовав нерастворимое соединение. Все соли натрия растворимы, поэтому осадок — это карбонат какого-то катиона из исходного раствора.

Проанализируем катионы из списка: $Ba^{2+}$, $Ag^+$, $Na^+$, $Cu^{2+}$.

• Ион бария ($Ba^{2+}$): Карбонат бария ($BaCO_3$) — это нерастворимое в воде вещество белого цвета. Следовательно, ион $Ba^{2+}$ мог присутствовать в исходном растворе. Уравнение реакции в ионной форме:

  $Ba^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3 \downarrow$

• Ион серебра ($Ag^+$): Карбонат серебра ($Ag_2CO_3$) — это малорастворимое в воде вещество белого цвета. Следовательно, ион $Ag^+$ также мог присутствовать в исходном растворе. Уравнение реакции в ионной форме:

  $2Ag^+ + CO_3^{2-} \rightarrow Ag_2CO_3 \downarrow$

• Ион меди(II) ($Cu^{2+}$): Карбонат меди(II) ($CuCO_3$) нерастворим в воде, но он имеет сине-зеленый или зеленый цвет, а не белый. Поэтому ион $Cu^{2+}$ не мог находиться в исходном растворе.
• Ион натрия ($Na^+$): Если бы в исходном растворе был катион натрия, то при добавлении раствора карбоната натрия никакой реакции с образованием осадка не произошло бы, так как все образующиеся соли натрия растворимы.

Таким образом, в растворе могли находиться катионы $Ba^{2+}$ или $Ag^+$.

Теперь проанализируем анионы из списка: $PO_4^{3-}$, $NO_3^-$, $Cl^-$, $CO_3^{2-}$. Эти ионы должны были образовывать с катионами $Ba^{2+}$ или $Ag^+$ растворимую соль, так как исходный раствор был прозрачным.

• Нитрат-ион ($NO_3^-$): Соли нитрата бария $Ba(NO_3)_2$ и нитрата серебра $AgNO_3$ хорошо растворимы в воде. Следовательно, нитрат-ион мог присутствовать в растворе в качестве противоиона как для $Ba^{2+}$, так и для $Ag^+$.
• Хлорид-ион ($Cl^-$): Хлорид бария ($BaCl_2$) растворим в воде, поэтому ион $Cl^-$ мог быть в растворе вместе с ионом $Ba^{2+}$. Однако хлорид серебра ($AgCl$) — это нерастворимый белый осадок. Значит, ионы $Cl^-$ и $Ag^+$ не могли одновременно находиться в прозрачном исходном растворе.
• Фосфат-ион ($PO_4^{3-}$): Фосфат бария ($Ba_3(PO_4)_2$) и фосфат серебра ($Ag_3PO_4$) нерастворимы в воде. Следовательно, ион $PO_4^{3-}$ не мог находиться в исходном растворе вместе с ионами $Ba^{2+}$ или $Ag^+$.
• Карбонат-ион ($CO_3^{2-}$): Карбонаты бария и серебра нерастворимы. Если бы карбонат-ион был в исходном растворе, он бы уже находился в виде осадка с катионами $Ba^{2+}$ или $Ag^+$, что противоречит условию о прозрачности раствора.

Вывод: В исходном прозрачном растворе могли находиться катионы, образующие с карбонат-ионами белый осадок ($Ba^{2+}$, $Ag^+$), и анионы, которые образуют с этими катионами растворимые соли ($NO_3^-$, $Cl^-$ при условии, что катион — $Ba^{2+}$).

Таким образом, из предложенного списка в растворе могли присутствовать ионы: $Ba^{2+}$, $Ag^+$, $NO_3^-$, $Cl^-$.

Ответ: В неизвестном растворе могли присутствовать ионы $Ba^{2+}$, $Ag^+$, $NO_3^-$, $Cl^-$.

Пояснение:

1. Ионы $Ba^{2+}$ и $Ag^+$ образуют с карбонат-ионами ($CO_3^{2-}$) нерастворимые соли белого цвета ($BaCO_3$ и $Ag_2CO_3$).
2. Ион $Cu^{2+}$ не подходит, так как его карбонат имеет сине-зеленый цвет.
3. Ионы $Na^+$ и $CO_3^{2-}$ не могли быть основными ионами, приводящими к реакции, так как в первом случае не было бы осадка, а во втором исходный раствор не был бы прозрачным (при наличии $Ba^{2+}$ или $Ag^+$).
4. Анионы $NO_3^-$ и $Cl^-$ могли присутствовать в качестве противоионов, так как соли $Ba(NO_3)_2$, $BaCl_2$ и $AgNO_3$ растворимы.
5. Анион $PO_4^{3-}$ не мог присутствовать, так как его соли с $Ba^{2+}$ и $Ag^+$ нерастворимы, что противоречит условию о прозрачности исходного раствора.