Лабораторный опыт 1, страница 58 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 8. Важнейшие классы неорганических веществ. Реакции ионного обмена. Глава 1. Повторение и углубление знаний - страница 58.

Условие.

Лабораторный опыт 1. Реакции ионного обмена

1. К растворам нитрата свинца, карбоната натрия, сульфата натрия прилейте соляную кислоту. В каком случае реакция не протекает? Почему протекают остальные реакции? Напишите уравнения реакций и укажите их признаки.

2. К раствору сульфата меди(II) прилейте раствор гидроксида натрия. Что наблюдаете? Подействуйте на выпавший осадок соляной кислотой. Напишите уравнения реакций. Что является движущей силой реакций ионного обмена?

Решение.

Решение 2.

1. Реакция ионного обмена не протекает в случае приливания соляной кислоты к раствору сульфата натрия. Это происходит потому, что все исходные вещества ($Na_2SO_4$ и $HCl$) и все возможные продукты реакции ($NaCl$ и $H_2SO_4$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. В результате в растворе просто находятся ионы $Na^+$, $SO_4^{2-}$, $H^+$, $Cl^-$, и смещение равновесия в сторону продуктов не происходит, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.
$Na_2SO_4 + 2HCl \leftrightarrow 2NaCl + H_2SO_4$
$2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \leftrightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + 2H^+ + SO_4^{2-}$

Остальные реакции протекают, так как в их результате ионы связываются и выводятся из раствора, что смещает равновесие в сторону продуктов.

Взаимодействие нитрата свинца(II) с соляной кислотой:
Протекает, так как образуется нерастворимое вещество — хлорид свинца(II), который выпадает в виде белого осадка.
Молекулярное уравнение: $Pb(NO_3)_2 + 2HCl \rightarrow PbCl_2\downarrow + 2HNO_3$
Полное ионное уравнение: $Pb^{2+} + 2NO_3^- + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow PbCl_2\downarrow + 2H^+ + 2NO_3^-$
Сокращенное ионное уравнение: $Pb^{2+} + 2Cl^- \rightarrow PbCl_2\downarrow$
Признак реакции: выпадение белого творожистого осадка.

Взаимодействие карбоната натрия с соляной кислотой:
Протекает, так как образуется слабая и неустойчивая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая тут же разлагается на воду и углекислый газ, выделяющийся из раствора.
Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$
Полное ионное уравнение: $2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$
Сокращенное ионное уравнение: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$
Признак реакции: бурное выделение бесцветного газа без запаха.

Ответ: Реакция не протекает при добавлении соляной кислоты к раствору сульфата натрия. Реакция с нитратом свинца протекает из-за образования осадка $PbCl_2$, а реакция с карбонатом натрия — из-за выделения газа $CO_2$.

2. При приливании раствора гидроксида натрия к раствору сульфата меди(II) наблюдается образование студенистого осадка гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$) голубого цвета.
Молекулярное уравнение: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$
Сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow$

При добавлении к выпавшему осадку $Cu(OH)_2$ соляной кислоты, он растворяется. Это происходит потому, что нерастворимое основание реагирует с сильной кислотой, образуя растворимую соль и воду (слабый электролит).
Молекулярное уравнение: $Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $Cu(OH)_2\downarrow + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Движущей силой реакций ионного обмена является удаление ионов из раствора, что смещает химическое равновесие вправо. Это происходит в одном из трех случаев:
1. Образование нерастворимого вещества (выпадение осадка). Пример: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow$.
2. Образование газообразного вещества. Пример из первого задания: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$.
3. Образование слабого электролита (например, воды). Пример: $Cu(OH)_2\downarrow + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$.

Ответ: При добавлении $NaOH$ к $CuSO_4$ образуется голубой осадок $Cu(OH)_2$. При последующем добавлении к этому осадку $HCl$ он растворяется. Движущей силой реакций ионного обмена является образование осадка, газа или слабого электролита, такого как вода.