Номер 41, страница 196 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.41. Как доказать наличие примеси бромида натрия в сульфате натрия; хлориде натрия?

В сульфате натрия

Для обнаружения примеси бромида натрия ($NaBr$) в сульфате натрия ($Na_2SO_4$) можно использовать качественную реакцию на бромид-ион. Поскольку сульфат-ионы не мешают проведению реакции, можно применить один из следующих методов.

Метод 1: Реакция с нитратом серебра

1. Растворить небольшое количество образца в дистиллированной воде.
2. Подкислить полученный раствор разбавленной азотной кислотой ($HNO_3$). Это необходимо для того, чтобы предотвратить выпадение в осадок других солей серебра (например, карбоната), которые могут образоваться в нейтральной или щелочной среде.
3. Добавить к раствору несколько капель раствора нитрата серебра ($AgNO_3$).

При наличии в растворе бромид-ионов ($Br^−$) образуется характерный творожистый осадок бромида серебра ($AgBr$) светло-желтого (кремового) цвета. Сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$) с нитратом серебра в данных условиях осадка не образуют.

Уравнение реакции в ионном виде:
$Ag^+(р-р) + Br^-(р-р) \rightarrow AgBr(тв)\downarrow$

Ответ: Образование светло-желтого осадка при добавлении раствора нитрата серебра к подкисленному азотной кислотой раствору образца свидетельствует о наличии примеси бромида натрия.

Метод 2: Окисление хлором

1. Растворить образец в воде в пробирке.
2. Добавить 1-2 мл органического растворителя, который не смешивается с водой (например, гексан, хлороформ или тетрахлорметан).
3. Добавить по каплям хлорную воду (раствор хлора $Cl_2$ в воде) и энергично встряхнуть пробирку.

Хлор является более активным галогеном, чем бром, поэтому он вытесняет его из солей. Происходит окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой бромид-ионы окисляются до молекулярного брома ($Br_2$).

Уравнение реакции:
$Cl_2(р-р) + 2NaBr(р-р) \rightarrow 2NaCl(р-р) + Br_2(р-р)$

Образовавшийся бром плохо растворим в воде, но хорошо растворим в органических растворителях. При встряхивании бром переходит в органический слой (происходит экстракция), окрашивая его в характерный желто-оранжевый или бурый цвет.

Ответ: Появление желто-оранжевой или бурой окраски органического слоя после добавления хлорной воды и встряхивания доказывает присутствие примеси бромида натрия.

В хлориде натрия

Использовать реакцию с нитратом серебра для обнаружения примеси бромида натрия ($NaBr$) в хлориде натрия ($NaCl$) нецелесообразно. И хлорид-ионы, и бромид-ионы образуют осадки с ионами серебра ($AgCl$ – белый, $AgBr$ – светло-желтый). Так как хлорид натрия является основным веществом, образуется большое количество белого осадка $AgCl$, который полностью замаскирует небольшое количество светло-желтого $AgBr$.

Поэтому следует использовать метод, основанный на различии в окислительно-восстановительных свойствах хлоридов и бромидов. Наиболее подходящим является метод окисления хлорной водой.

1. Растворить исследуемый образец в воде.
2. Добавить в пробирку с раствором органический растворитель (например, гексан).
3. Осторожно, по каплям, приливать хлорную воду и встряхивать пробирку после добавления каждой капли.

Хлор, будучи более сильным окислителем, окисляет бромид-ионы ($Br^−$) до свободного брома ($Br_2$), но не вступает в реакцию с хлорид-ионами ($Cl^−$).

Уравнение реакции в ионном виде:
$Cl_2(р-р) + 2Br^-(р-р) \rightarrow 2Cl^-(р-р) + Br_2(р-р)$

Выделившийся бром экстрагируется в органический слой, придавая ему окраску от желтой до красно-бурой, в зависимости от концентрации.

Ответ: Окрашивание органического слоя в желто-оранжевый цвет при добавлении хлорной воды к раствору образца подтверждает наличие примеси бромида натрия.