4, страница 120 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Практическая работа 7. Решение экспериментальных задач по теме «Основные классы неорганических соединений». Глава 3. Основные классы неорганических соединений - страница 120.

4. Идентификация основания. Используя необходимые реактивы, проведите реакции, подтверждающие качественный состав гидроксида кальция, выданного вам в виде известковой воды. Запишите уравнения проведённых реакций.

Дано:

Раствор гидроксида кальция (известковая вода) - $Ca(OH)_2(aq)$.

Найти:

Провести качественные реакции, подтверждающие наличие в растворе ионов кальция $Ca^{2+}$ и гидроксид-ионов $OH^−$, и записать уравнения реакций.

Решение:

Гидроксид кальция, $Ca(OH)_2$, является сильным основанием (щелочью), которое в водном растворе диссоциирует на катионы кальция ($Ca^{2+}$) и гидроксид-анионы ($OH^−$):

$Ca(OH)_2 \rightleftharpoons Ca^{2+} + 2OH^−$

Следовательно, для идентификации качественного состава гидроксида кальция необходимо доказать наличие в растворе ионов $Ca^{2+}$ и $OH^−$.

1. Определение гидроксид-ионов ($OH^−$)

Наличие гидроксид-ионов создает в растворе щелочную среду. Это можно доказать одним из следующих способов:

• С помощью индикаторов. В пробирку с известковой водой добавим 1-2 капли раствора фенолфталеина. Наблюдается появление яркого малинового окрашивания, что характерно для щелочной среды и подтверждает наличие ионов $OH^−$.

• Реакцией осаждения. При добавлении к раствору гидроксида кальция раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$) выпадает осадок голубого цвета — гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$). Это доказывает присутствие гидроксид-ионов.

  Уравнение реакции:

  $Ca(OH)_2 + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + CaSO_4 \downarrow$

  В этой реакции также образуется малорастворимый сульфат кальция ($CaSO_4$), который представляет собой белый осадок.

2. Определение ионов кальция ($Ca^{2+}$)

Наличие ионов кальция в растворе можно доказать, проведя реакции, в результате которых образуется нерастворимое соединение кальция.

• Реакция с углекислым газом ($CO_2$). Это классическая качественная реакция на известковую воду. Если пропустить через раствор углекислый газ (например, выдыхаемый воздух), то прозрачный раствор мутнеет. Помутнение вызвано образованием нерастворимого в воде белого осадка — карбоната кальция ($CaCO_3$).

  Уравнение реакции:

  $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

• Реакция с растворимыми карбонатами. При добавлении к известковой воде раствора растворимого карбоната, например, карбоната натрия ($Na_2CO_3$), также наблюдается образование белого осадка карбоната кальция.

  Уравнение реакции:

  $Ca(OH)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaOH$

  Сокращенное ионное уравнение этой реакции, которое и является качественной реакцией на ион $Ca^{2+}$, выглядит так:

  $Ca^{2+} + CO_3^{2−} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

Проведение данных реакций доказывает, что выданное вещество является гидроксидом кальция, так как в нем присутствуют ионы $Ca^{2+}$ и $OH^−$.

Ответ:

Качественный состав гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ подтверждается следующими реакциями:
1. Наличие гидроксид-ионов $OH^−$ доказывается появлением малиновой окраски при добавлении фенолфталеина.
2. Наличие ионов кальция $Ca^{2+}$ доказывается помутнением раствора (образованием белого осадка $CaCO_3$) при пропускании углекислого газа $CO_2$ или при добавлении раствора карбоната натрия $Na_2CO_3$.
Уравнения проведенных реакций для идентификации: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$ и $Ca(OH)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaOH$.