Страница 77 - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

15. Как отличить по физическим свойствам следующие вещества:

а) концентрированную и разбавленную хлороводородную кислоту;

б) концентрированную серную кислоту и ее раствор;

в) концентрированную азотную кислоту и ледяную уксусную кислоту?

а) концентрированную и разбавленную хлороводородную кислоту

Концентрированную и разбавленную хлороводородную кислоту ($HCl$) можно отличить по нескольким физическим свойствам, наиболее характерными из которых являются плотность и летучесть (способность «дымить» на воздухе).

1. Плотность. Концентрированная соляная кислота (около 37% HCl) значительно плотнее воды и разбавленных растворов. Её плотность составляет примерно $1,18 \text{ г/см}^3$. Плотность разбавленной кислоты близка к плотности воды (около $1 \text{ г/см}^3$). Разницу в плотности можно измерить с помощью ареометра или просто сравнив массы одинаковых объемов двух кислот.

2. «Дымление» на воздухе. Концентрированная соляная кислота очень летуча. При контакте с влажным воздухом пары хлороводорода, испаряющиеся с её поверхности, образуют мельчайшие капельки соляной кислоты, что выглядит как белый дым или туман. Это явление называется «дымлением». Разбавленная соляная кислота не «дымит» или «дымит» очень слабо. Это самый простой и наглядный способ их различить.

Ответ: Концентрированную хлороводородную кислоту можно отличить от разбавленной по большей плотности и по характерному «дымлению» на воздухе.

б) концентрированную серную кислоту и ее раствор

Концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) и её водный раствор (разбавленная серная кислота) сильно отличаются по своим физическим свойствам, в первую очередь по плотности и вязкости.

1. Плотность. Концентрированная серная кислота (около 98%) — одна из самых плотных кислот. Её плотность составляет около $1,84 \text{ г/см}^3$, что почти в два раза больше плотности воды. Раствор серной кислоты имеет плотность, значительно меньшую и близкую к $1 \text{ г/см}^3$ (в зависимости от концентрации). Это различие легко определяется на практике.

2. Вязкость. Концентрированная серная кислота — тяжелая, маслянистая на вид жидкость. Она обладает высокой вязкостью. Разбавленная серная кислота по вязкости почти не отличается от воды.

3. Тепловой эффект при разбавлении. При добавлении концентрированной серной кислоты в воду выделяется огромное количество теплоты, раствор сильно нагревается. Это свойство, хоть и связано с химическим процессом гидратации, проявляется как яркий физический эффект. Разбавление уже разбавленного раствора не дает такого сильного нагрева.

Ответ: Концентрированную серную кислоту можно отличить от её раствора по значительно большей плотности (около $1,84 \text{ г/см}^3$) и высокой вязкости (маслянистая консистенция).

в) концентрированную азотную кислоту и ледяную уксусную кислоту

Концентрированную азотную кислоту ($HNO_3$) и ледяную (безводную) уксусную кислоту ($CH_3COOH$) можно различить по запаху, плотности и, что наиболее показательно, по температуре замерзания.

1. Запах. Ледяная уксусная кислота обладает очень резким, характерным запахом уксуса. Концентрированная азотная кислота также имеет резкий удушливый запах, но он отличается от запаха уксусной кислоты.

2. Плотность. Концентрированная азотная кислота (около 68%) является довольно плотной жидкостью, её плотность равна примерно $1,51 \text{ г/см}^3$. Плотность ледяной уксусной кислоты значительно ниже — около $1,05 \text{ г/см}^3$.

3. Температура замерзания. Это ключевое различие. Ледяная уксусная кислота называется «ледяной», потому что она замерзает при относительно высокой температуре, равной $+16,6 \text{ °С}$, превращаясь в кристаллическую массу, похожую на лёд. Концентрированная азотная кислота замерзает при гораздо более низкой температуре ($-42 \text{ °С}$). Таким образом, достаточно охладить пробирки с кислотами до температуры ниже $+16,6 \text{ °С}$ (например, в холодной воде), чтобы уксусная кислота закристаллизовалась.

Ответ: Ледяную уксусную кислоту можно отличить от концентрированной азотной кислоты по характерному запаху уксуса и по высокой температуре замерзания ($+16,6 \text{ °С}$).

16. Как распознать вещества, находящиеся в склянках без этикеток:

а) растворы сульфата аммония и карбоната калия;

б) твердые карбонат кальция и нитрат серебра;

в) твердые хлорид бария и карбонат бария?

а) растворы сульфата аммония и карбоната калия

Решение:

Для распознавания данных бесцветных растворов, сульфата аммония ($(NH_4)_2SO_4$) и карбоната калия ($K_2CO_3$), можно провести качественную реакцию на карбонат-ион ($CO_3^{2-}$) или на ион аммония ($NH_4^+$). Проще всего использовать сильную кислоту.

В две пробирки отбирают пробы из склянок и добавляют в каждую раствор сильной кислоты, например, соляной ($HCl$). В пробирке с раствором карбоната калия будет наблюдаться бурное выделение бесцветного газа без запаха — углекислого газа ($CO_2$). В пробирке с сульфатом аммония видимых изменений не произойдет.

Уравнение реакции для карбоната калия:

$K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

В качестве альтернативного способа можно использовать раствор щелочи (например, $NaOH$). При добавлении щелочи и легком нагревании из раствора сульфата аммония будет выделяться газ с резким характерным запахом — аммиак ($NH_3$). Раствор карбоната калия со щелочью так не реагирует.

Уравнение реакции для сульфата аммония:

$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SO_4 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: Необходимо добавить в пробы растворов сильную кислоту (например, $HCl$). В склянке с карбонатом калия начнется выделение газа. Другой способ — добавить раствор щелочи (например, $NaOH$) и нагреть; из склянки с сульфатом аммония выделится газ с резким запахом (аммиак).

б) твердые карбонат кальция и нитрат серебра

Решение:

Карбонат кальция ($CaCO_3$) и нитрат серебра ($AgNO_3$) — это твердые вещества белого цвета. Их можно легко различить по их растворимости в воде.

Нужно взять пробы веществ и добавить к ним дистиллированную воду. Нитрат серебра хорошо растворяется в воде, образуя прозрачный бесцветный раствор. Карбонат кальция в воде практически нерастворим и останется в виде белого осадка.

Также можно использовать реакцию с кислотой, например, азотной ($HNO_3$, используется, чтобы избежать выпадения осадков хлорида или сульфата серебра). Карбонат кальция будет реагировать с кислотой с шипением, то есть с выделением углекислого газа, и растворится.

Уравнение реакции:

$CaCO_3(тв.) + 2HNO_3(р-р) \rightarrow Ca(NO_3)_2(р-р) + H_2O(ж.) + CO_2(г.) \uparrow$

Нитрат серебра просто растворится в водном растворе кислоты без выделения газа.

Ответ: Следует добавить к веществам воду. Нитрат серебра растворится, а карбонат кальция — нет.

в) твердые хлорид бария и карбонат бария

Решение:

Хлорид бария ($BaCl_2$) и карбонат бария ($BaCO_3$) — твердые вещества белого цвета. Для их распознавания можно использовать их различное отношение к воде или кислотам.

Способ 1: Растворение в воде.

В пробирки с образцами веществ добавляют дистиллированную воду. Хлорид бария растворится, образовав прозрачный раствор. Карбонат бария в воде не растворяется и останется в виде белого осадка.

Способ 2: Действие кислоты.

К образцам веществ добавляют раствор сильной кислоты, например, соляной ($HCl$). Карбонат бария прореагирует с кислотой с выделением углекислого газа (наблюдается "вскипание" или шипение), при этом твердое вещество растворится.

Уравнение реакции:

$BaCO_3(тв.) + 2HCl(р-р) \rightarrow BaCl_2(р-р) + H_2O(ж.) + CO_2(г.) \uparrow$

Хлорид бария с соляной кислотой не реагирует (просто растворится в ней, если был в твердом виде, без выделения газа).

Ответ: Необходимо добавить к веществам воду: хлорид бария растворится, карбонат бария — нет. Либо добавить кислоту (например, $HCl$): карбонат бария будет реагировать с выделением газа, хлорид бария — нет.

17. Предложите два способа получения хлорида меди(II). Запишите уравнения химических реакций. Отметьте признаки и условия их протекания.

Способ 1. Взаимодействие меди с хлором

Хлорид меди(II) можно получить путем прямого взаимодействия простых веществ – металлической меди и газообразного хлора. Эта реакция относится к реакциям соединения.

Уравнение химической реакции:

$Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2$

Условия протекания: Реакция инициируется нагреванием. Медную проволоку или порошок необходимо нагреть в токе хлора.

Признаки реакции: Металлическая медь, имеющая красно-розовый цвет, при нагревании активно реагирует (горит) в атмосфере желто-зеленого газа хлора. В ходе реакции образуется бурый дым, который представляет собой мелкие частицы твердого безводного хлорида меди(II) желто-коричневого цвета. Реакция является экзотермической.

Ответ: Хлорид меди(II) получают прямым синтезом из меди и хлора при нагревании. Уравнение реакции: $Cu + Cl_2 \rightarrow CuCl_2$.

Способ 2. Взаимодействие оксида меди(II) с соляной кислотой

Хлорид меди(II) образуется в результате реакции обмена между основным оксидом меди(II) и соляной кислотой с образованием соли и воды.

Уравнение химической реакции:

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

Условия протекания: Реакция протекает при обычных условиях (комнатной температуре). Для ускорения процесса растворения оксида меди(II) реакционную смесь можно незначительно подогреть и перемешивать.

Признаки реакции: Твердый оксид меди(II) черного цвета при добавлении к бесцветному раствору соляной кислоты постепенно растворяется. В результате образуется раствор хлорида меди(II), имеющий характерный сине-зеленый цвет. Цвет раствора зависит от концентрации: в концентрированных растворах он ближе к зеленому, в разбавленных – к голубому.

Ответ: Хлорид меди(II) получают при взаимодействии оксида меди(II) с соляной кислотой. Уравнение реакции: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$.

18. Даны растворы веществ: $HCl$, $KOH$, $AgNO_3$, $CuCl_2$. Как, используя знания физических и химических свойств веществ, определить, в каком сосуде без этикетки находится хлорид меди(II)?

Дано:

Четыре сосуда без этикеток с водными растворами веществ: соляная кислота ($HCl$), гидроксид калия ($KOH$), нитрат серебра ($AgNO_3$), хлорид меди(II) ($CuCl_2$).

Найти:

Определить, в каком сосуде находится хлорид меди(II) ($CuCl_2$).

Решение:

Для определения хлорида меди(II) среди предложенных веществ можно использовать их физические и химические свойства. Существует два основных способа решения этой задачи.

Способ 1. Определение по физическим свойствам (по цвету раствора)

Этот способ является наиболее простым и быстрым. Он основан на визуальном наблюдении за цветом растворов в сосудах.

- Растворы соляной кислоты ($HCl$), гидроксида калия ($KOH$) и нитрата серебра ($AgNO_3$) являются бесцветными прозрачными жидкостями.
- Водный раствор хлорида меди(II) ($CuCl_2$) имеет характерный синий или сине-зеленый цвет. Эта окраска обусловлена присутствием в растворе гидратированных ионов меди(II) ($[Cu(H_2O)_6]^{2+}$).

Следовательно, для определения сосуда с хлоридом меди(II) достаточно найти раствор, имеющий синюю или сине-зеленую окраску.

Способ 2. Определение с помощью химических реакций

Если определение по цвету невозможно (например, из-за очень низкой концентрации растворов или плохого освещения), можно воспользоваться характерными химическими реакциями.

План эксперимента:

1. Пронумеруем сосуды от 1 до 4.
2. Из каждого сосуда отберем небольшое количество раствора в отдельные пробирки для проведения тестов.
3. Наиболее информативным реагентом для идентификации $CuCl_2$ в данном наборе является гидроксид калия ($KOH$), так как он образует с солью меди(II) осадок характерного цвета. Также можно использовать нитрат серебра ($AgNO_3$) для обнаружения хлорид-ионов.

Проведем попарное сливание растворов. Чтобы найти $CuCl_2$, будем искать реакции, характерные для него:

- Реакция со щелочью ($KOH$): При добавлении раствора щелочи к раствору хлорида меди(II) выпадает объемный студенистый осадок гидроксида меди(II) голубого цвета.

$CuCl_2 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2KCl$

- Реакция с нитратом серебра ($AgNO_3$): Хлорид-ионы в составе $CuCl_2$ реагируют с ионами серебра, образуя белый творожистый осадок хлорида серебра.

$CuCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Cu(NO_3)_2$

Таким образом, можно взять пробу из одного сосуда и поочередно добавлять к ней пробы из трех остальных. Если мы взяли пробу хлорида меди(II), то при добавлении к ней раствора $KOH$ мы увидим голубой осадок, а при добавлении раствора $AgNO_3$ — белый. Это позволит однозначно идентифицировать исходный раствор как $CuCl_2$.

Например, если в пробирку с раствором из сосуда №4 добавить раствор из сосуда №2 и выпадает голубой осадок, то в одном из этих сосудов находится $CuCl_2$, а в другом — $KOH$. Чтобы определить, где именно хлорид меди(II), можно к раствору из сосуда №4 добавить раствор из другого сосуда (например, №3). Если выпадет белый осадок, значит, в сосуде №4 находится $CuCl_2$, а в сосуде №3 — $AgNO_3$.

Ответ:

Сосуд с хлоридом меди(II) можно определить по характерному сине-зеленому цвету раствора, так как остальные растворы ($HCl$, $KOH$, $AgNO_3$) бесцветны. Также его можно идентифицировать химически: при добавлении к нему раствора гидроксида калия выпадает голубой студенистый осадок гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$).

19. Разъясните, как очистить поваренную соль от случайно попавших в нее угольной пыли и железных опилок.

Решение

Для очистки поваренной соли от случайно попавших в нее угольной пыли и железных опилок необходимо последовательно применить несколько методов разделения смесей, основанных на различии в физических свойствах компонентов: магнетизме и растворимости в воде.

Процесс очистки выполняется в несколько этапов:

1. Сначала из смеси удаляют железные опилки. Так как железо ($Fe$) обладает магнитными свойствами (является ферромагнетиком), а поваренная соль ($NaCl$) и угольная пыль ($C$) — нет, для их разделения используется магнит. При поднесении магнита к смеси опилки притянутся к нему и будут извлечены.
2. Далее оставшуюся смесь поваренной соли и угольной пыли высыпают в воду и тщательно перемешивают. Поваренная соль хорошо растворяется в воде, образуя однородный раствор, а угольная пыль не растворяется и остаётся в виде взвеси.
3. Чтобы отделить нерастворившуюся угольную пыль от раствора соли, применяют метод фильтрования. Смесь пропускают через бумажный фильтр, установленный в воронке. Частицы угля задержатся на фильтре, а прозрачный солевой раствор (фильтрат) пройдет сквозь него и соберется в чистой колбе или стакане.
4. На последнем этапе из фильтрата выделяют чистую соль. Для этого используют метод выпаривания. Раствор соли нагревают в термостойкой посуде (например, в фарфоровой чашке). Вода ($H_2O$) постепенно испарится, а на дне емкости останутся кристаллы чистой поваренной соли.

Ответ: Сначала с помощью магнита отделяют железные опилки. Затем смесь высыпают в воду, где соль растворяется, а угольная пыль нет. Далее смесь фильтруют, отделяя угольную пыль. Наконец, из полученного раствора выпаривают воду, чтобы получить чистую соль.

20. Какие две реакции лежат в основе травления железа соляной кислотой? Этими реакциями можно воспользоваться для снятия со стенок пробирок засохших после практической работы веществ. Что это за вещества? Проведите соответствующие опыты.

Какие две реакции лежат в основе травления железа соляной кислотой?

Травление железа соляной кислотой — это химический процесс удаления с его поверхности продуктов коррозии (оксидов) и, при необходимости, самого металла. Основными реакциями, которые лежат в основе удаления оксидной пленки, являются взаимодействия соляной кислоты с оксидами железа в разных степенях окисления.

1. Реакция с оксидом железа(III) ($Fe_2O_3$), который является главным компонентом ржавчины. Это кислотно-основное взаимодействие, в результате которого нерастворимый оксид превращается в растворимую соль — хлорид железа(III):
$Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

2. Реакция с оксидом железа(II) ($FeO$). Этот оксид также может присутствовать в оксидной пленке и реагирует с кислотой с образованием растворимого хлорида железа(II):
$FeO + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2O$

Именно эти кислотно-основные реакции аналогичны тем, что используются для очистки лабораторной посуды от нерастворимых гидроксидов.

Ответ: В основе травления железа соляной кислотой лежат реакции взаимодействия оксида железа(III) и оксида железа(II) с соляной кислотой с образованием растворимых солей.

Что это за вещества?

После проведения практических работ по химии на стенках пробирок могут оставаться засохшие осадки нерастворимых в воде веществ. Реакциями, аналогичными травлению оксидов железа, можно удалить осадки нерастворимых оснований — гидроксидов железа.

Эти вещества:

1. Гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) — вещество бурого цвета, образующееся в виде осадка при действии щелочей на растворы солей железа(III).
2. Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — вещество серо-зеленого цвета, выпадающее в осадок при действии щелочей на растворы солей железа(II). На воздухе он быстро окисляется до гидроксида железа(III).

Оба гидроксида являются основаниями и легко реагируют с соляной кислотой, образуя растворимые соли и воду, что позволяет очистить стенки пробирок.

Ответ: Это гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) и гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$).

Проведите соответствующие опыты.

Для демонстрации очистки пробирок от осадков гидроксидов железа можно провести следующие опыты.

Опыт 1. Удаление гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$)

Получение осадка: В пробирку наливают 1-2 мл раствора соли железа(III), например, хлорида железа(III) ($FeCl_3$), и добавляют несколько капель раствора гидроксида натрия ($NaOH$) до образования обильного бурого осадка гидроксида железа(III).
Уравнение реакции: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Удаление осадка: К полученному осадку в пробирке приливают 2-3 мл раствора соляной кислоты ($HCl$) и встряхивают. Бурый осадок полностью растворяется с образованием прозрачного раствора желтоватого цвета (цвет гидратированных ионов $Fe^{3+}$ в растворе). Стенки пробирки становятся чистыми.
Уравнение реакции: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

Опыт 2. Удаление гидроксида железа(II) ($Fe(OH)_2$)

Получение осадка: В другую пробирку наливают 1-2 мл раствора соли железа(II), например, сульфата железа(II) ($FeSO_4$), и добавляют несколько капель раствора гидроксида натрия ($NaOH$). Образуется серо-зеленый осадок гидроксида железа(II).
Уравнение реакции: $FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Удаление осадка: К осадку приливают 2-3 мл раствора соляной кислоты ($HCl$) и встряхивают. Серо-зеленый осадок растворяется, образуя прозрачный раствор бледно-зеленого цвета (цвет гидратированных ионов $Fe^{2+}$ в растворе).
Уравнение реакции: $Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

Ответ: Опыты показывают, что нерастворимые осадки гидроксидов железа(II) и (III) могут быть легко удалены со стенок пробирок путем их растворения в соляной кислоте, в результате чего образуются растворимые в воде соли.

21. Предложите три способа получения хлорида бария. Составьте уравнения химических реакций. Отметьте признаки и условия их протекания в тех случаях, где это необходимо.

Решение

Хлорид бария ($BaCl_2$) — это типичная соль, которую можно получить несколькими способами, характерными для солей. Ниже приведены три различных способа получения.

Способ 1. Взаимодействие основного оксида с кислотой

Оксид бария ($BaO$) является основным оксидом и вступает в реакцию нейтрализации с соляной кислотой ($HCl$), образуя растворимую соль хлорид бария и воду.

Уравнение реакции:

$BaO + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + H_2O$

Признаки и условия: Реакция протекает при обычных условиях в водном растворе. Видимым признаком является растворение белого твердого вещества (оксида бария) в кислоте. Реакция является экзотермической, то есть протекает с выделением тепла.

Ответ: одним из способов получения хлорида бария является реакция между оксидом бария и соляной кислотой, в результате которой образуется соль и вода.

Способ 2. Взаимодействие соли с более сильной кислотой

Хлорид бария можно получить действием соляной кислоты на соли бария, образованные более слабыми или летучими кислотами, например, на карбонат бария ($BaCO_3$).

Уравнение реакции:

$BaCO_3 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Признаки и условия: Реакция не требует специальных условий. Признаком реакции является растворение белого осадка карбоната бария и бурное выделение бесцветного газа без запаха — углекислого газа ($CO_2$), что наблюдается как "вскипание".

Ответ: хлорид бария можно получить при действии соляной кислоты на карбонат бария; реакция сопровождается растворением осадка и выделением газа.

Способ 3. Реакция обмена между основанием и солью

Этот способ основан на реакции ионного обмена в растворе, в результате которой один из продуктов выпадает в осадок, а целевой продукт (хлорид бария) остается в растворе. Можно использовать реакцию между растворимым основанием — гидроксидом бария ($Ba(OH)_2$) — и растворимой солью, например, хлоридом меди(II) ($CuCl_2$).

Уравнение реакции:

$Ba(OH)_2 + CuCl_2 \rightarrow BaCl_2 + Cu(OH)_2\downarrow$

Признаки и условия: Реакция протекает в водном растворе при смешивании реагентов. Признаком является образование голубого студенистого осадка гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$). Растворимый хлорид бария остается в растворе, откуда его можно выделить методом фильтрования ( для отделения осадка) с последующим выпариванием воды.

Ответ: для получения хлорида бария можно использовать реакцию обмена между гидроксидом бария и растворимой солью хлорида (например, хлоридом меди(II)), которая приводит к образованию растворимого хлорида бария и нерастворимого основания.

22. В трех склянках без этикеток находятся: нитрат серебра, хлорид меди(II) и хлорид калия. Как, не используя дополнительных реактивов, определить, где какое вещество? Составьте план ответа, запишите необходимые уравнения химических реакций. Если требуется, отметьте признаки и условия их протекания.

Для определения веществ в трех склянках без этикеток, не используя дополнительных реактивов, можно составить следующий план действий, основанный на характерных свойствах этих веществ.

1. Определение хлорида меди(II) по цвету раствора

В первую очередь необходимо осмотреть все три склянки. Водный раствор хлорида меди(II) ($CuCl_2$) имеет характерный синий или сине-зеленый цвет из-за присутствия гидратированных ионов меди(II). Растворы нитрата серебра ($AgNO_3$) и хлорида калия ($KCl$) являются бесцветными. Таким образом, склянка с окрашенным раствором содержит хлорид меди(II).

2. Идентификация нитрата серебра и хлорида калия

После определения хлорида меди(II), у нас остаются две склянки с бесцветными растворами. Чтобы их различить, можно использовать уже идентифицированный раствор $CuCl_2$ в качестве реактива.

Отберем пробы из двух оставшихся склянок с бесцветными растворами и добавим к каждой из них по несколько капель раствора хлорида меди(II).

• В пробирке, где при добавлении $CuCl_2$ образуется белый творожистый осадок, находится нитрат серебра ($AgNO_3$).
  Уравнение реакции:
  $CuCl_2(р-р) + 2AgNO_3(р-р) \rightarrow 2AgCl\downarrow + Cu(NO_3)_2(р-р)$
  Признак реакции: выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$).
  Условия протекания: реакция протекает при комнатной температуре при смешивании водных растворов.
• В пробирке, где при добавлении $CuCl_2$ видимых изменений не происходит, находится хлорид калия ($KCl$). Реакция между двумя хлоридами не идет.

3. Дополнительная проверка

Для окончательного подтверждения правильности определения можно провести реакцию между идентифицированными растворами нитрата серебра и хлорида калия. При их смешивании также должен образоваться белый творожистый осадок хлорида серебра.

Уравнение реакции:
$AgNO_3(р-р) + KCl(р-р) \rightarrow AgCl\downarrow + KNO_3(р-р)$

Ответ:

1. По сине-зеленому цвету раствора определяется хлорид меди(II) ($CuCl_2$).
2. К двум оставшимся бесцветным растворам добавляется определенный ранее раствор хлорида меди(II). Тот раствор, который даст белый осадок, является нитратом серебра ($AgNO_3$).
3. Третий бесцветный раствор, не дающий реакции с хлоридом меди(II), является хлоридом калия ($KCl$).

23. Как доказать наличие примеси поваренной соли в удобрении — натриевой селитре (нитрате натрия)?

Для того чтобы доказать наличие примеси поваренной соли (хлорида натрия, $NaCl$) в удобрении — натриевой селитре (нитрате натрия, $NaNO_3$), необходимо провести качественную реакцию на хлорид-ионы ($Cl^-$), так как катион натрия ($Na^+$) является общим для основного вещества и примеси. Качественной реакцией на хлорид-ионы является их взаимодействие с ионами серебра ($Ag^+$).

Решение

Для проведения анализа необходимо взять пробу удобрения и растворить ее в дистиллированной воде. Поскольку и нитрат натрия, и хлорид натрия являются хорошо растворимыми солями, они полностью диссоциируют в воде на ионы. В растворе будут присутствовать ионы $Na^+$, $NO_3^-$ и, в случае наличия примеси, ионы $Cl^-$.

Далее к полученному раствору следует добавить несколько капель раствора нитрата серебра ($AgNO_3$). Если в исходном образце содержался хлорид натрия, то присутствующие в растворе хлорид-ионы ($Cl^-$) прореагируют с ионами серебра ($Ag^+$) с образованием белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$).

Реакция описывается следующими уравнениями:
Молекулярное уравнение: $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$
Сокращенное ионное уравнение: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

Основное вещество, нитрат натрия ($NaNO_3$), не вступает в реакцию с нитратом серебра, так как все возможные продукты обмена являются растворимыми солями, и видимых изменений не происходит.

Для большей достоверности можно провести дополнительную проверку: осадок хлорида серебра не растворяется в сильных кислотах. Поэтому, добавив к полученной смеси несколько капель разбавленной азотной кислоты ($HNO_3$), можно убедиться, что белый осадок не исчезает. Это отличает хлорид серебра от других солей серебра (например, карбоната серебра $Ag_2CO_3$), которые могли бы выпасть в осадок при наличии соответствующих примесей, но растворились бы в кислоте.

Таким образом, образование белого творожистого осадка при добавлении раствора нитрата серебра, который не растворяется в азотной кислоте, служит надежным доказательством присутствия примеси поваренной соли в натриевой селитре.

Ответ:

Необходимо растворить образец удобрения в дистиллированной воде и добавить к полученному раствору раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). Появление белого творожистого осадка ($AgCl$), нерастворимого в азотной кислоте, доказывает наличие в удобрении примеси поваренной соли (хлорида натрия).

24. Как установить, какая бумага выдана для практической работы: простая фильтровальная или иодкрахмальная?

Для того чтобы установить, какая бумага выдана — простая фильтровальная или иодкрахмальная, — необходимо провести эксперимент, основанный на качественных химических реакциях. Иодкрахмальная бумага — это фильтровальная бумага, пропитанная раствором крахмала и иодида калия ($KI$). Соответственно, ее можно идентифицировать, обнаружив на ней одно из этих веществ.

Существует два основных способа проверки.

1. Проба на крахмал. Это наиболее прямой и простой метод. Качественной реакцией на крахмал является его взаимодействие с молекулярным иодом ($I_2$), в результате которого образуется комплексное соединение темно-синего цвета.
Порядок действий: необходимо взять небольшой кусочек исследуемой бумаги и капнуть на него 1-2 капли раствора иода (подойдет обычная аптечная спиртовая настойка иода или раствор Люголя).
Результат:
• если бумага иодкрахмальная, то в месте нанесения капли она окрасится в интенсивный темно-синий или сине-фиолетовый цвет, так как содержит крахмал.
• если бумага простая фильтровальная, она не содержит крахмала и просто окрасится в светло-коричневый цвет самого раствора иода.

2. Проба на иодид-ионы (с помощью окислителя). Этот метод основан на свойстве иодкрахмальной бумаги служить индикатором для обнаружения окислителей. Сильный окислитель окисляет бесцветные иодид-ионы ($I^-$) до свободного молекулярного иода ($I_2$).
Уравнение полуреакции: $2I^- - 2e^- \rightarrow I_2$
Образовавшийся иод немедленно реагирует с крахмалом, который также находится на бумаге, вызывая появление синей окраски. В качестве окислителя можно использовать, например, хлорную воду ($Cl_2$), подкисленный раствор нитрита калия ($KNO_2$) или раствор пероксида водорода ($H_2O_2$).
Порядок действий: на исследуемую бумагу наносят каплю раствора окислителя.
Результат:
• если бумага иодкрахмальная, она посинеет в месте контакта с окислителем.
• если бумага простая фильтровальная, никаких изменений цвета (кроме появления мокрого пятна) не произойдет.

Ответ:
Чтобы определить тип бумаги, нужно капнуть на нее раствором иода. Появление темно-синей окраски укажет на то, что бумага иодкрахмальная (так как содержит крахмал). Если бумага просто окрасится в коричневый цвет, это простая фильтровальная бумага. Другой способ — капнуть на бумагу раствором окислителя (например, хлорной водой или пероксидом водорода). Посинение бумаги будет означать, что она иодкрахмальная, а отсутствие реакции — что она простая фильтровальная.

24. Как установить, какая бумага выдана для практической работы: простая фильтровальная или иодкрахмальная?

Чтобы отличить простую фильтровальную бумагу от иодкрахмальной, необходимо провести качественную реакцию на крахмал. Иодкрахмальная бумага — это фильтровальная бумага, пропитанная раствором крахмала (и обычно иодидом калия), тогда как простая фильтровальная бумага состоит из чистой целлюлозы. Крахмал можно обнаружить с помощью раствора иода, с которым он образует комплексное соединение интенсивного синего цвета.

Для определения типа бумаги нужно провести следующий простой эксперимент:
1. Отрежьте или оторвите маленький кусочек от исследуемой бумаги.
2. Поместите его на инертную поверхность, например, на фарфоровую плитку или в чашку Петри.
3. Нанесите на бумагу одну каплю раствора иода (можно использовать аптечную спиртовую настойку иода или раствор Люголя).
4. Пронаблюдайте за изменением цвета в месте нанесения капли.

Интерпретация результатов:
- Если на бумаге в месте контакта с раствором иода появилось синее, темно-синее или сине-фиолетовое окрашивание, это указывает на присутствие крахмала. Следовательно, это иодкрахмальная бумага. Реакция обусловлена образованием комплекса включения иода ($I_2$) в спиралевидные молекулы амилозы (компонента крахмала).
- Если бумага окрасилась только в желто-коричневый цвет (собственный цвет раствора иода), это означает, что крахмал в ее составе отсутствует. Следовательно, это простая фильтровальная бумага.

Ответ:
Необходимо капнуть на исследуемую бумагу раствором иода. Если бумага окрасится в синий цвет, значит, она иодкрахмальная. Если она приобретет только коричневый оттенок (цвет раствора иода), то это простая фильтровальная бумага.

25. Почему реакцию нейтрализации щелочи кислотой проводят в присутствии индикатора? Почему при нейтрализации соляной кислотой гидроксида железа(III) индикатор не требуется?

случаях, где это необходимо. Получите хлорид цинка двумя способами.

Почему реакцию нейтрализации щелочи кислотой проводят в присутствии индикатора?
Реакцию нейтрализации, в которой участвуют сильная кислота и сильное основание (щелочь), проводят в присутствии индикатора, поскольку и реагенты (например, растворы $HCl$ и $NaOH$), и продукты реакции (раствор $NaCl$ и вода) являются бесцветными. Без индикатора невозможно визуально определить момент, когда реакция полностью завершилась, то есть когда достигнута точка эквивалентности. Индикаторы — это вещества, которые меняют свой цвет при изменении кислотности (pH) среды. В точке эквивалентности происходит резкое изменение pH, что и фиксируется индикатором через изменение его окраски (например, малиновый раствор фенолфталеина в щелочи становится бесцветным).

Ответ: Индикатор необходим для визуального определения точки эквивалентности (момента полного завершения реакции), так как реакция между растворами кислоты и щелочи не имеет других видимых признаков, таких как изменение цвета или выпадение осадка.

Почему при нейтрализации соляной кислотой гидроксида железа(III) индикатор не требуется?
При нейтрализации гидроксида железа(III) соляной кислотой индикатор не нужен, потому что один из реагентов, гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$), представляет собой нерастворимый осадок бурого цвета. Кислота, добавляемая к нему, растворяет этот осадок, образуя растворимую соль хлорид железа(III) ($FeCl_3$) и воду. Уравнение реакции: $Fe(OH)_3 \downarrow + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$. Момент полного завершения реакции легко определяется по исчезновению твердого осадка $Fe(OH)_3$. Таким образом, сам реагент служит наглядным индикатором окончания процесса.

Ответ: Индикатор не требуется, поскольку окончание реакции можно определить по полному растворению видимого окрашенного осадка гидроксида железа(III).

Получите хлорид цинка двумя способами.
Хлорид цинка ($ZnCl_2$) можно получить различными способами, например, реакциями замещения или обмена. Вот два примера:
1. Взаимодействие металлического цинка с соляной кислотой. В этой реакции цинк, как более активный металл, чем водород, вытесняет его из кислоты с образованием соли и выделением газообразного водорода.
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
2. Взаимодействие оксида цинка ($ZnO$) с соляной кислотой. Это реакция обмена между основным оксидом и кислотой, в результате которой образуются соль и вода.
$ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O$

Ответ: Два способа получения хлорида цинка:
1) $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$ (цинк + соляная кислота)
2) $ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O$ (оксид цинка + соляная кислота).