Номер 3, страница 191 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. В трёх пробирках без надписей даны кристаллические вещества: сульфат натрия, карбонат натрия, хлорид натрия. Опытным путём определите, какое вещество находится в каждой из пробирок.

• Составьте уравнения соответствующих реакций в молекулярном, полном и сокращённом ионном виде.

Для того чтобы экспериментально определить, в какой из пробирок находится сульфат натрия ($Na_2SO_4$), карбонат натрия ($Na_2CO_3$) и хлорид натрия ($NaCl$), необходимо провести качественные реакции на анионы: сульфат-ион ($SO_4^{2-}$), карбонат-ион ($CO_3^{2-}$) и хлорид-ион ($Cl^-$), так как катион натрия ($Na^+$) присутствует во всех трех солях.

Порядок проведения эксперимента:

1. Пронумеруем пробирки (№1, №2 и №3). Из каждой пробирки отберем небольшую пробу кристаллического вещества и растворим в воде в трех новых, соответственно пронумерованных, пробирках. Все три соли являются хорошо растворимыми в воде белыми кристаллическими веществами, поэтому на данном этапе различить их невозможно.
2. Для распознавания карбоната натрия ($Na_2CO_3$) в каждую из трех пробирок с растворами добавим несколько капель сильной кислоты, например, соляной кислоты ($HCl$). В пробирке, где будет наблюдаться бурное выделение пузырьков газа (вскипание), находится карбонат натрия. Этот газ — диоксид углерода ($CO_2$). $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$
3. После определения пробирки с карбонатом натрия, остаются две пробирки, содержащие сульфат натрия и хлорид натрия. Чтобы их различить, проведем качественную реакцию на сульфат-ион. В обе пробирки добавим несколько капель раствора, содержащего ионы бария, например, хлорида бария ($BaCl_2$). В пробирке, где выпадет белый осадок сульфата бария ($BaSO_4$), находится сульфат натрия. $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$
4. В последней пробирке, где не произошло видимых изменений ни при добавлении кислоты, ни при добавлении раствора хлорида бария, находится хлорид натрия ($NaCl$). Для дополнительного контроля можно провести качественную реакцию на хлорид-ион: к новой пробе раствора из этой пробирки добавить раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). Выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$) подтвердит наличие хлорида натрия. $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

Ответ: Чтобы определить вещества, нужно растворить пробы из каждой пробирки в воде. Затем последовательно провести качественные реакции: 1. Добавить в каждую пробирку раствор сильной кислоты (например, $HCl$); выделение газа укажет на карбонат натрия. 2. К двум оставшимся растворам добавить раствор соли бария (например, $BaCl_2$); выпадение белого осадка укажет на сульфат натрия. 3. В пробирке, где не наблюдалось реакций, находится хлорид натрия.

1. Реакция для определения карбонат-иона ($CO_3^{2-}$):

• Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$
• Полное ионное уравнение: $2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$
• Сокращённое ионное уравнение: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$

2. Реакция для определения сульфат-иона ($SO_4^{2-}$):

• Молекулярное уравнение: $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$
• Полное ионное уравнение: $2Na^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$
• Сокращённое ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

3. Реакция для определения хлорид-иона ($Cl^-$) (подтверждающая):

• Молекулярное уравнение: $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$
• Полное ионное уравнение: $Na^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgCl\downarrow + Na^+ + NO_3^-$
• Сокращённое ионное уравнение: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$

Ответ:

1. Реакция на $CO_3^{2-}$:

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

Полное ионное: $2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$

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

2. Реакция на $SO_4^{2-}$:

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

Полное ионное: $2Na^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

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

3. Реакция на $Cl^{-}$:

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

Полное ионное: $Na^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgCl\downarrow + Na^+ + NO_3^-$

Сокращённое ионное: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$