Реакции ионного обмена протекают до конца в тех случаях, когда в результате реакции образуется малорастворимое вещество, газ или слабый электролит (например, вода). Рассмотрим каждую из предложенных пар веществ:
a) Натрий гидрооксид (NaOH) и фосфорная кислота (H₃PO₄)
При взаимодействии натрий гидрооксида и фосфорной кислоты происходит реакция нейтрализации, которая приводит к образованию соли и воды. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
[ 3NaOH + H_3PO_4 \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O ]
В этом случае реакция идет до конца, так как образуется вода, которая является слабым электролитом.
б) Кальций карбонат (CaCO₃) и соляная кислота (HCl)
Реакция между кальций карбонатом и соляной кислотой приводит к образованию карбоната кальция, воды и углекислого газа. Уравнение выглядит так:
[ CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow ]
В данном случае реакция протекает до конца, поскольку образуется газ (углекислый газ), который уходит из реакционной смеси.
в) Калий бромид (KBr) и натрий нитрат (NaNO₃)
При смешивании растворов калий бромида и натрий нитрата ионного обмена, который приводил бы к образованию мало растворимого вещества, газа или слабого электролита, не происходит. Все возможные продукты реакции (калий нитрат и натрий бромид) хорошо растворимы в воде:
[ KBr + NaNO_3 \rightarrow KNO_3 + NaBr ]
Таким образом, реакция ионного обмена между этими веществами не идет до конца.
В итоге, реакции ионного обмена протекают до конца в случае (а) и (б).