Номер 1, страница 154 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Практическая работа 3. Решение экспериментальных задач. Параграф 22. Получение и применение металлов. Коррозия металлов. Глава 5. Металлы и неметаллы - номер 1, страница 154.

Условие.

Задача 1

В пробирках под номерами содержатся растворы сульфата натрия, хлорида натрия, карбоната натрия. Определите, в какой пробирке находится каждый из этих растворов.

Решение.

Решение 2.

Для определения содержимого каждой из трех пробирок необходимо провести качественные реакции на анионы, содержащиеся в растворах: карбонат-ион ($CO_3^{2-}$), сульфат-ион ($SO_4^{2-}$) и хлорид-ион ($Cl^{-}$). Катион натрия ($Na^+$) является общим для всех трех солей и не поможет в их различении.

План эксперимента состоит в последовательном определении каждого вещества с помощью характерных химических реакций. Предположим, что у нас есть три пронумерованные пробирки (условно №1, №2, №3), из которых мы будем отбирать пробы для анализа.

Этап 1. Определение карбоната натрия ($Na_2CO_3$)

Карбонат-ионы можно легко обнаружить по их реакции с сильными кислотами, в результате которой выделяется углекислый газ ($CO_2$), что наблюдается как вскипание или выделение пузырьков газа.

1. Из каждой пронумерованной пробирки отбираем небольшую пробу в отдельные чистые пробирки.
2. В каждую пробу добавляем несколько капель раствора сильной кислоты, например, соляной ($HCl$).
3. Та пробирка, в которой начнется бурное выделение газа, содержит раствор карбоната натрия. Уравнение реакции:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение реакции, показывающее суть процесса:

$CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

Таким образом, одна из пробирок идентифицирована.

Этап 2. Определение сульфата натрия ($Na_2SO_4$)

Теперь нам нужно различить два оставшихся раствора: сульфат натрия и хлорид натрия. Качественной реакцией на сульфат-ион является реакция с растворимыми солями бария, например, хлоридом бария ($BaCl_2$). В результате образуется белый нерастворимый в кислотах осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

1. Берем пробы из двух оставшихся пробирок.
2. В каждую из них добавляем несколько капель раствора хлорида бария ($BaCl_2$).
3. В пробирке с сульфатом натрия выпадет белый мелкокристаллический осадок:

$Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$

Сокращенное ионное уравнение:

$SO_4^{2-} + Ba^{2+} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

В пробирке с хлоридом натрия никаких видимых изменений не произойдет, так как все продукты реакции растворимы. Теперь идентифицирована вторая пробирка.

Этап 3. Определение хлорида натрия ($NaCl$)

Третья, последняя оставшаяся пробирка, содержит раствор хлорида натрия. Для подтверждения этого можно провести качественную реакцию на хлорид-ионы.

1. Берем пробу из последней неопознанной пробирки.
2. Добавляем к ней несколько капель раствора нитрата серебра ($AgNO_3$).
3. В присутствии хлорид-ионов образуется белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$):

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

Сокращенное ионное уравнение:

$Cl^{-} + Ag^{+} \rightarrow AgCl \downarrow$

Этот осадок не растворяется в азотной кислоте, что является его отличительным признаком.

Ответ:

Для определения содержимого пробирок необходимо последовательно провести следующие действия:

1. Добавить в пробы из всех трех пробирок раствор сильной кислоты (например, $HCl$). В пробирке с карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) будет наблюдаться выделение газа ($CO_2$).

2. В пробы из двух оставшихся пробирок добавить раствор хлорида бария ($BaCl_2$). В пробирке с сульфатом натрия ($Na_2SO_4$) выпадет белый осадок ($BaSO_4$).

3. В последней пробирке находится хлорид натрия ($NaCl$). Для проверки можно добавить к пробе раствор нитрата серебра ($AgNO_3$), что приведет к образованию белого творожистого осадка ($AgCl$).