Номер 8-55, страница 101 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-55. В трех колбах без этикеток находятся раствор хлорида натрия, раствор хлорида бария, раствор хлорида алюминия. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из колб?

Для распознавания водных растворов хлорида натрия ($NaCl$), хлорида бария ($BaCl_2$) и хлорида алюминия ($AlCl_3$) необходимо провести качественные реакции на катионы $Na^+$, $Ba^{2+}$ и $Al^{3+}$, так как анион ($Cl^-$) у всех солей одинаковый. Для этого можно использовать двухэтапный план с применением доступных реагентов, таких как раствор сульфата и раствор щелочи.

Решение

Весь процесс распознавания можно разделить на два последовательных этапа.

Этап 1. Определение раствора хлорида бария ($BaCl_2$)

Сначала необходимо отобрать пробы из каждой из трех колб в отдельные пронумерованные пробирки. Затем в каждую пробирку следует добавить несколько капель реагента, содержащего сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), например, раствор серной кислоты ($H_2SO_4$) или раствор сульфата натрия ($Na_2SO_4$).

В той пробирке, где наблюдается образование белого кристаллического осадка сульфата бария, нерастворимого в кислотах, находится раствор хлорида бария ($BaCl_2$). В двух других пробирках видимых изменений не произойдет.

Уравнение химической реакции:

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

Ионное уравнение:

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

Таким образом, колба с хлоридом бария будет идентифицирована.

Этап 2. Определение растворов хлорида алюминия ($AlCl_3$) и хлорида натрия ($NaCl$)

Далее нужно взять новые пробы из двух оставшихся колб. В обе пробирки необходимо по каплям добавить раствор сильной щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$).

В пробирке, где выпадет объемный белый студенистый (гелеобразный) осадок гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$), находится раствор хлорида алюминия ($AlCl_3$).

Уравнение химической реакции:

$AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Ионное уравнение:

$Al^{3+} + 3OH^{-} \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow$

В пробирке, где при добавлении щелочи не произойдет никаких видимых изменений, находится раствор хлорида натрия ($NaCl$).

Для дополнительной уверенности в определении хлорида алюминия можно продолжить добавлять раствор щелочи в пробирку с осадком. Гидроксид алюминия является амфотерным, поэтому он растворится в избытке щелочи с образованием растворимого комплексного соединения - тетрагидроксоалюмината натрия.

$Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Это подтвердит наличие ионов алюминия в растворе.

Ответ: Чтобы распознать вещества в колбах, необходимо провести следующие действия: 1. В образцы из каждой колбы добавить раствор сульфата (например, $Na_2SO_4$). Выпадение белого осадка укажет на колбу с хлоридом бария ($BaCl_2$). 2. В образцы из двух оставшихся колб добавить по каплям раствор щелочи (например, $NaOH$). Образование белого студенистого осадка укажет на колбу с хлоридом алюминия ($AlCl_3$). Колба, в которой не произошло видимых изменений ни на первом, ни на втором этапе, содержит хлорид натрия ($NaCl$).