Номер 8-57, страница 101 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-57. В трех склянках без этикеток находятся соляная кислота, раствор карбоната натрия, раствор хлорида натрия. Как химическим путем, не используя других реактивов, распознать, какое вещество находится в каждой из склянок?

Дано:

В трех пронумерованных склянках без этикеток находятся водные растворы: соляная кислота ($HCl$), карбонат натрия ($Na_2CO_3$) и хлорид натрия ($NaCl$).

Найти:

Определить химическим путем, в какой склянке находится каждое из веществ, не используя других реактивов.

Решение:

Для определения веществ в склянках необходимо провести серию экспериментов, попарно смешивая пробы растворов.

Этап 1. Определение хлорида натрия ($NaCl$).

Из всех возможных пар веществ только соляная кислота и карбонат натрия вступают в реакцию с видимым эффектом — выделением газа (диоксида углерода):

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

Реакции с хлоридом натрия не происходит:

$HCl + NaCl \rightarrow$ нет реакции

$Na_2CO_3 + NaCl \rightarrow$ нет реакции

Следовательно, можно определить склянку с $NaCl$, найдя вещество, которое не реагирует ни с одним из двух других. Для этого отбираем пробы из каждой склянки (№1, №2, №3) и поочередно смешиваем их. Та склянка, содержимое которой при добавлении к двум другим пробам не вызывает никаких изменений, содержит раствор хлорида натрия ($NaCl$).

Допустим, мы установили, что в склянке №3 находится $NaCl$. Тогда в склянках №1 и №2 находятся $HCl$ и $Na_2CO_3$.

Этап 2. Различение соляной кислоты ($HCl$) и карбоната натрия ($Na_2CO_3$).

Чтобы различить оставшиеся два раствора, нужно воспользоваться особенностью их взаимодействия. Реакция может протекать по-разному в зависимости от порядка смешивания реагентов.

1. Если к раствору карбоната натрия медленно, по каплям, добавлять соляную кислоту, то сначала кислота будет в недостатке, и реакция пойдет с образованием кислой соли (гидрокарбоната натрия) без выделения газа:

$Na_2CO_3 (\text{избыток}) + HCl \rightarrow NaHCO_3 + NaCl$

Выделение газа ($CO_2$) начнется только тогда, когда весь карбонат превратится в гидрокарбонат и кислота начнет реагировать уже с ним.

2. Если же к раствору соляной кислоты добавлять раствор карбоната натрия, то карбонат сразу попадает в избыток сильной кислоты. Реакция идет до конца с немедленным и бурным выделением углекислого газа:

$2HCl (\text{избыток}) + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Эксперимент для различения: Берем пробу раствора из склянки №1 и медленно, по каплям, приливаем к ней раствор из склянки №2.

• Если наблюдается немедленное вскипание (выделение газа), значит, в пробирку с соляной кислотой (склянка №1) добавляли карбонат натрия (склянка №2).
• Если газ начинает выделяться не сразу, а после добавления некоторого объема раствора, значит, в пробирку с карбонатом натрия (склянка №1) добавляли соляную кислоту (склянка №2).

Таким образом, можно однозначно определить содержимое каждой из трех склянок.

Ответ:

1. Необходимо попарно смешать пробы из трех склянок. Раствор, который не дает видимых реакций (выделения газа) при смешивании с двумя другими, — это раствор хлорида натрия ($NaCl$).

2. Два других раствора — это соляная кислота ($HCl$) и карбонат натрия ($Na_2CO_3$). Чтобы их различить, нужно в пробирку с одним из этих растворов медленно по каплям приливать другой.

3. Если при добавлении раствора Б к раствору А наблюдается немедленное выделение газа, то раствор А — это соляная кислота ($HCl$), а раствор Б — раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$).

4. Если при добавлении раствора Б к раствору А выделение газа начинается не сразу, то раствор А — это раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$), а раствор Б — соляная кислота ($HCl$).