Качественные реакции, страница 211 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Лабораторные опыты. Практикум - страница 211.

Условие.

Качественные реакции

1. К растворам различных кислот добавьте лакмус или метилоранж. Отметьте окраску раствора.

2. Проделайте аналогичный опыт с фенолфталеином.

3. К раствору гидроксида натрия добавьте лакмус или метилоранж. Отметьте окраску раствора.

4. Проделайте аналогичный опыт с фенолфталеином.

5. К растворам соляной кислоты, карбоната натрия и хлорида натрия добавьте несколько капель раствора нитрата серебра. Что наблюдаете? Растворы солей подкислите азотной кислотой. Образование белого творожистого осадка хлорида серебра, нерастворимого в кислотах, служит признаком наличия в растворе хлорид-ионов.

6. К растворам серной кислоты и сульфата натрия добавьте раствор хлорида бария. Образование белого кристаллического осадка сульфата бария, нерастворимого в кислотах, свидетельствует о наличии в растворе сульфат-ионов.

7. К раствору карбоната натрия прилейте соляную кислоту. Что доказывает наличие в растворе карбонат-ионов?

8. Сформулируйте, при помощи каких качественных реакций можно определить ионы водорода, гидроксид-ионы, анионы соляной, серной и угольной кислот.

Решение.

Решение 2.

1. При добавлении индикаторов к растворам кислот среда становится кислой из-за наличия ионов водорода $H^+$. В кислой среде индикаторы изменяют свою окраску: лакмус становится красным, а метилоранж – розовым или красным.

Ответ: В растворах кислот лакмус окрашивается в красный цвет, а метилоранж – в розовый (красный).

2. Фенолфталеин является индикатором, который изменяет свою окраску только в щелочной среде. В кислой и нейтральной средах он остается бесцветным. Поэтому при добавлении фенолфталеина к растворам кислот никаких видимых изменений не произойдет.

Ответ: Раствор с фенолфталеином останется бесцветным.

3. Раствор гидроксида натрия $NaOH$ имеет щелочную среду из-за наличия гидроксид-ионов $OH^-$. В щелочной среде лакмус приобретает синюю окраску, а метилоранж – желтую.

Ответ: В растворе гидроксида натрия лакмус станет синим, а метилоранж – желтым.

4. В щелочной среде (при pH > 8,2) индикатор фенолфталеин меняет свою окраску с бесцветной на малиновую (или розово-фиолетовую). Так как раствор гидроксида натрия является щелочным, при добавлении фенолфталеина он окрасится.

Ответ: Раствор гидроксида натрия с фенолфталеином приобретет малиновую окраску.

5. При добавлении раствора нитрата серебра $AgNO_3$ к предложенным растворам наблюдается следующее:

• В растворе соляной кислоты $HCl$: образуется белый творожистый осадок хлорида серебра $AgCl$. Реакция: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$. Осадок не растворяется при добавлении азотной кислоты.
• В растворе хлорида натрия $NaCl$: также образуется белый творожистый осадок хлорида серебра $AgCl$, так как раствор содержит хлорид-ионы. Реакция: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$. Осадок нерастворим в азотной кислоте.
• В растворе карбоната натрия $Na_2CO_3$: образуется белый мелкокристаллический осадок карбоната серебра $Ag_2CO_3$. Реакция: $2Ag^+ + CO_3^{2-} \rightarrow Ag_2CO_3\downarrow$. Этот осадок, в отличие от хлорида серебра, растворяется в азотной кислоте с выделением углекислого газа: $Ag_2CO_3 + 2H^+ \rightarrow 2Ag^+ + H_2O + CO_2\uparrow$.

Подкисление азотной кислотой необходимо, чтобы исключить мешающее влияние других ионов (например, карбонат-ионов), которые тоже могут давать осадок с ионами серебра, но их осадки растворимы в кислотах. Нерастворимость белого творожистого осадка в азотной кислоте является качественным признаком наличия хлорид-ионов в растворе.

Ответ: В растворах соляной кислоты и хлорида натрия выпадает белый творожистый осадок, нерастворимый в азотной кислоте. В растворе карбоната натрия выпадает белый осадок, который растворяется в азотной кислоте.

6. Качественной реакцией на сульфат-ион $SO_4^{2-}$ является взаимодействие с растворимыми солями бария, например, хлоридом бария $BaCl_2$.

• В растворе серной кислоты $H_2SO_4$: при добавлении $BaCl_2$ выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария $BaSO_4$. Уравнение реакции: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$.
• В растворе сульфата натрия $Na_2SO_4$: при добавлении $BaCl_2$ также выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария $BaSO_4$. Уравнение реакции: $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$.

Ионное уравнение для обоих случаев: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$. Образующийся осадок сульфата бария не растворяется в сильных кислотах, что и является доказательством присутствия сульфат-ионов.

Ответ: В обоих растворах образуется белый кристаллический осадок сульфата бария, нерастворимый в кислотах.

7. При добавлении соляной кислоты к раствору карбоната натрия происходит реакция с выделением газа. Это реакция ионного обмена между карбонат-ионом и ионом водорода сильной кислоты: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$. Наблюдаемое "вскипание" (бурное выделение пузырьков газа) доказывает наличие в растворе карбонат-ионов. Выделяющийся газ – это углекислый газ $CO_2$. Для полной уверенности можно пропустить выделяющийся газ через известковую воду (раствор $Ca(OH)_2$), которая помутнеет из-за образования нерастворимого карбоната кальция: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$.

Ответ: Наличие карбонат-ионов доказывает бурное выделение газа (углекислого газа) при действии на раствор сильной кислоты.

8. Определить наличие ионов можно с помощью следующих качественных реакций:

• Ионы водорода $H^+$ (кислотная среда): Определяются с помощью индикаторов. Реактивы: лакмус, метилоранж. Наблюдение: лакмус становится красным, метилоранж – розовым.
• Гидроксид-ионы $OH^-$ (щелочная среда): Определяются с помощью индикаторов. Реактивы: фенолфталеин, лакмус. Наблюдение: фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет, лакмус – в синий.
• Хлорид-ионы $Cl^-$ (анионы соляной кислоты): Реактив: раствор нитрата серебра $AgNO_3$ в присутствии азотной кислоты $HNO_3$. Наблюдение: образование белого творожистого осадка $AgCl$, нерастворимого в кислотах. Уравнение: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$.
• Сульфат-ионы $SO_4^{2-}$ (анионы серной кислоты): Реактив: раствор соли бария (например, $BaCl_2$ или $Ba(NO_3)_2$) в присутствии сильной кислоты. Наблюдение: образование белого мелкокристаллического осадка $BaSO_4$, нерастворимого в кислотах. Уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$.
• Карбонат-ионы $CO_3^{2-}$ (анионы угольной кислоты): Реактив: сильная кислота (например, $HCl$ или $H_2SO_4$). Наблюдение: бурное выделение бесцветного газа без запаха ("вскипание"). Уравнение: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$. Для подтверждения, что газ – это $CO_2$, его пропускают через известковую воду, которая мутнеет.

Ответ: Ионы $H^+$ и $OH^-$ определяют индикаторами; $Cl^-$-ионы – раствором $AgNO_3$; $SO_4^{2-}$-ионы – раствором солей бария; $CO_3^{2-}$-ионы – сильной кислотой.