Номер 4, страница 191 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. В пробирках даны твёрдые вещества:

а) сульфат натрия, сульфид натрия, сульфит натрия;

б) карбонат калия, сульфат калия, хлорид аммония;

в) сульфат калия, сульфит натрия, карбонат кальция.

Определите, в какой пробирке находится каждое из веществ.

Для определения веществ в каждой из пробирок необходимо провести качественные реакции, характерные для ионов, входящих в состав данных солей.

Решение

Все три вещества – белые кристаллические порошки, растворимые в воде. Для их распознавания можно использовать сильную кислоту, например, соляную ($HCl$).

1. Отберём пробы каждого вещества в три отдельные пробирки и добавим в каждую немного дистиллированной воды для растворения солей.
2. В каждую пробирку с раствором добавим несколько капель раствора соляной кислоты.
3. Наблюдаем за происходящими изменениями:
   • В пробирке, где выделяется газ с резким запахом тухлых яиц (сероводород), находится сульфид натрия ($Na_2S$). Уравнение реакции:
     $Na_2S + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2S \uparrow$
   • В пробирке, где выделяется газ с резким удушливым запахом (сернистый газ, запах зажжённой спички), находится сульфит натрия ($Na_2SO_3$). Уравнение реакции:
     $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + SO_2 \uparrow + H_2O$
   • В пробирке, где видимых изменений не происходит (газ не выделяется, осадок не образуется), находится сульфат натрия ($Na_2SO_4$).

Ответ: Для распознавания веществ к их водным растворам следует добавить соляную кислоту. Выделение газа с запахом тухлых яиц укажет на сульфид натрия, выделение газа с резким удушливым запахом – на сульфит натрия, а отсутствие реакции – на сульфат натрия.

Решение

Все три вещества – белые кристаллические порошки, растворимые в воде. Для их распознавания проведем реакции на катион аммония и анионы карбоната и сульфата.

1. Отберём пробы каждого вещества в три отдельные пробирки и растворим их в воде.
2. Для обнаружения хлорида аммония ($NH_4Cl$) в каждую пробирку добавим раствор щёлочи (например, $NaOH$) и осторожно нагреем. В пробирке с хлоридом аммония выделится газ с резким характерным запахом аммиака ($NH_3$). Его также можно обнаружить по посинению влажной красной лакмусовой бумажки, поднесенной к отверстию пробирки. Уравнение реакции:
   $NH_4Cl + NaOH \xrightarrow{t} NaCl + H_2O + NH_3 \uparrow$
3. Для распознавания оставшихся двух веществ – карбоната калия ($K_2CO_3$) и сульфата калия ($K_2SO_4$) – добавим в пробирки с их растворами сильную кислоту (например, $HCl$).
   • В пробирке с карбонатом калия будет наблюдаться бурное выделение бесцветного газа без запаха (углекислый газ, $CO_2$). Уравнение реакции:
     $K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2 \uparrow$
   • В пробирке с сульфатом калия видимых изменений не произойдёт.

Ответ: Хлорид аммония определяется по выделению аммиака при действии щёлочи и нагревании. Карбонат калия определяется по выделению углекислого газа при действии кислоты. Сульфат калия не реагирует ни со щёлочью, ни с кислотой в данных условиях.

Решение

В данном наборе веществ одно из них нерастворимо в воде, что позволяет легко его идентифицировать. Остальные два можно различить с помощью кислоты.

1. Отберём пробы каждого вещества в три отдельные пробирки и добавим в каждую дистиллированную воду.
2. В одной из пробирок вещество не растворится, образуя белый осадок. Это карбонат кальция ($CaCO_3$). Для подтверждения можно добавить к этому осадку соляную кислоту – осадок растворится с выделением углекислого газа.
   $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$
3. В двух других пробирках образуются прозрачные растворы – это сульфат калия ($K_2SO_4$) и сульфит натрия ($Na_2SO_3$).
4. Для их распознавания добавим в обе пробирки по несколько капель раствора сильной кислоты (например, $HCl$).
   • В пробирке, содержащей сульфит натрия, выделится газ с резким удушливым запахом ($SO_2$). Уравнение реакции:
     $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + SO_2 \uparrow + H_2O$
   • В пробирке с сульфатом калия никаких видимых изменений не произойдет.

Ответ: Карбонат кальция определяется по нерастворимости в воде. Из двух оставшихся растворимых солей сульфит натрия определяется по выделению сернистого газа при действии кислоты, а сульфат калия не будет реагировать с кислотой.