Практическая работа 6, страница 165 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис

Глава 6. Важнейшие классы неорганических соединений. Параграф 48. Практическая работа 6. Решение экспериментальных задач по теме «Важнейшие классы неорганических соединений» - страница 165.

Условие.

🔴 Повторите химические свойства оксидов, кислот, оснований и солей.

🔴 Повторите правила безопасной работы в химическом кабинете.

Вам впервые предоставляется возможность решать химические задачи экспериментально. Вы должны:

1) составить план решения задачи;

2) определить перечень необходимых для этого реактивов и оборудования;

3) реализовать свой план;

4) составить отчёт о проделанной работе.

Особенностью экспериментального решения задач является то, что для опыта берут не всё вещество, а часть, т. е. отливают или отсыпают порцию (пробу) — примерно $1 \text{ см}^3$.

При распознавании веществ, при проведении нескольких разных опытов с одним веществом или при решении задачи разными способами берут несколько проб. Чтобы их не перепутать, необходимо ставить пробирки с растворами одну за другой в штатив для пробирок и нумеровать с помощью специального карандаша.

Задача 1

Вариант I. В двух склянках без этикеток находятся порошки: в одной — оксид кальция, в другой — оксид меди(II).

Как различить эти вещества, не проводя химических опытов?

Как химическими опытами подтвердить наличие в склянках именно этих веществ?

Вариант II. В двух склянках без этикеток находятся растворы: в одной — раствор соляной кислоты, в другой — гидроксида калия.

Как опытным путём определить, в какой склянке находится каждое из веществ?

Задача 2

Вариант I. Очистите химическим способом железный гвоздь от ржавчины, считая, что в состав ржавчины входят оксид железа(III) и гидроксид железа(III).

Вариант II. Химическим способом отмойте пробирку, загрязнённую на практическом занятии гидроксидом меди(II).

Задача 3

Вариант I. После практической работы остался розовый раствор. Лаборант предполагает, что это раствор лакмуса в кислой среде. Проведите несколько опытов для проверки этого предположения.

Вариант II. В склянке без этикетки находится бесцветный раствор. Предполагают, что это раствор фенолфталеина. Проведите опыт, подтверждающий или опровергающий это предположение.

Мотивированный ответ и результаты опытов запишите в произвольной форме.

Задача 4

Вариант I. Из имеющихся на столе реактивов получите несколькими способами сульфат меди(II).

Вариант II. В вашем распоряжении есть магний, оксид магния, гидроксид магния, соляная кислота. Сколькими способами вы сможете получить хлорид магния, используя эти реактивы? Подберите необходимое для эксперимента оборудование и получите хлорид магния.

Задача 5

Вариант I. Получите опытным путём из хлорида железа(III) оксид железа(III).

Вариант II. Проведя два опыта, получите из хлорида меди(II) оксид меди(II).

Решение.

Решение 2.

Задача 1

Вариант I

Решение:

Различить оксид кальция ($CaO$) и оксид меди(II) ($CuO$) можно по их внешнему виду, не прибегая к химическим опытам. Оксид кальция — это порошок белого цвета, а оксид меди(II) — порошок чёрного цвета.

Для химического подтверждения наличия именно этих веществ можно провести следующие опыты:

1. К пробам обоих порошков в разных пробирках добавить воды. Оксид кальция бурно реагирует с водой с выделением тепла, образуя малорастворимый гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$, гашёная известь). Полученная взвесь (известковое молоко) будет иметь щелочную реакцию, что можно проверить индикатором (фенолфталеин станет малиновым).

Уравнение реакции: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Оксид меди(II) с водой не реагирует, цвет порошка не изменится.

2. К пробам обоих порошков добавить раствор сильной кислоты, например, соляной ($HCl$). Оба оксида, являясь основными, прореагируют с кислотой с образованием солей.

При реакции оксида кальция образуется бесцветный раствор хлорида кальция:

$CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$

При реакции оксида меди(II) образуется раствор хлорида меди(II), имеющий характерный голубой или зелёный (в зависимости от концентрации) цвет:

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

Таким образом, по цвету образующегося раствора можно однозначно идентифицировать исходные оксиды.

Ответ: Различить вещества можно по цвету: оксид кальция — белый, оксид меди(II) — чёрный. Химически подтвердить можно, добавив кислоту: с оксидом кальция образуется бесцветный раствор, с оксидом меди(II) — голубой/зелёный раствор.

Вариант II

Решение:

В склянках находятся растворы соляной кислоты ($HCl$) и гидроксида калия ($KOH$). Кислоту и щёлочь можно различить с помощью кислотно-основных индикаторов.

План опыта:

1. Отобрать в две чистые пробирки пробы растворов из каждой склянки.

2. В каждую пробирку добавить несколько капель раствора индикатора, например, лакмуса.

3. Наблюдать за изменением цвета.

Ожидаемые результаты:

- В пробирке с соляной кислотой ($HCl$) лакмус окрасится в красный цвет, так как это кислая среда.

- В пробирке с гидроксидом калия ($KOH$) лакмус окрасится в синий цвет, так как это щелочная среда.

Можно использовать и другие индикаторы:

- Фенолфталеин: в кислоте останется бесцветным, в щёлочи станет малиновым.

- Метилоранж: в кислоте станет красным, в щёлочи — жёлтым.

Ответ: Определить вещества можно с помощью индикатора. Например, при добавлении лакмуса раствор соляной кислоты станет красным, а раствор гидроксида калия — синим.

Задача 2

Вариант I

Решение:

Ржавчина состоит из оксида железа(III) ($Fe_2O_3$) и гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$). Оба этих соединения проявляют основные свойства и реагируют с кислотами, образуя растворимые соли. Железо также реагирует с кислотами, но медленнее, чем его оксиды. Для очистки железного гвоздя от ржавчины его необходимо поместить в раствор сильной кислоты, например, соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$).

Происходят следующие реакции:

$Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

$Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

Ржавчина растворится. После этого гвоздь следует вынуть из кислоты, тщательно промыть водой для удаления остатков кислоты и продуктов реакции, а затем высушить.

Ответ: Железный гвоздь от ржавчины можно очистить, обработав его раствором сильной кислоты (например, соляной), а затем промыв водой.

Вариант II

Решение:

Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — это нерастворимое в воде основание голубого цвета. Чтобы отмыть им пробирку, нужно перевести его в растворимое соединение. Гидроксид меди(II) легко реагирует с кислотами с образованием растворимой соли и воды.

Для очистки пробирки в неё нужно налить немного раствора сильной кислоты, например, серной ($H_2SO_4$) или соляной ($HCl$). Голубой осадок $Cu(OH)_2$ растворится, образуя голубой раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$) или хлорида меди(II) ($CuCl_2$).

Уравнение реакции:

$Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

После растворения осадка пробирку следует тщательно промыть водой.

Ответ: Пробирку, загрязнённую гидроксидом меди(II), можно отмыть, добавив в неё раствор сильной кислоты (например, серной), которая растворит осадок, после чего пробирку нужно промыть водой.

Задача 3

Вариант I

Решение:

Предположение: розовый раствор — это раствор лакмуса в кислой среде.

Свойство для проверки: лакмус меняет свой цвет с красного/розового (в кислой среде) на синий (в щелочной среде).

План опыта для проверки:

1. В пробирку с исследуемым розовым раствором по каплям добавлять раствор щёлочи (например, $NaOH$ или $KOH$).

2. Наблюдать за изменением окраски.

Результат и вывод:

- Если при добавлении щёлочи окраска раствора изменится с розовой на синюю, то предположение верно, и это действительно раствор лакмуса.

- Если окраска не изменится или изменится на какую-либо другую (например, исчезнет), то предположение неверно.

Ответ: Для проверки предположения нужно к розовому раствору добавить раствор щёлочи. Если раствор станет синим, то это лакмус в кислой среде.

Вариант II

Решение:

Предположение: бесцветный раствор — это раствор фенолфталеина.

Свойство для проверки: фенолфталеин является индикатором, который остаётся бесцветным в кислой и нейтральной средах, но приобретает малиновую окраску в щелочной среде (при $pH > 8,2$).

План опыта для подтверждения или опровержения:

1. В пробирку с исследуемым бесцветным раствором добавить несколько капель раствора щёлочи (например, $NaOH$).

2. Наблюдать за изменением окраски.

Мотивированный ответ и результаты:

- Результат, подтверждающий предположение: Если после добавления щёлочи раствор окрасится в малиновый цвет, значит, это действительно раствор фенолфталеина. Это доказывает предположение, так как малиновая окраска в щелочной среде — характерное свойство данного индикатора.

- Результат, опровергающий предположение: Если после добавления щёлочи раствор останется бесцветным или примет другую окраску (например, синюю, если это лакмус, или жёлтую, если это метилоранж), значит, предположение неверно.

Ответ: Нужно провести опыт: к пробе бесцветного раствора добавить раствор щёлочи. Если раствор станет малиновым, то предположение подтвердится. Если цвет не изменится или станет другим, предположение будет опровергнуто.

Задача 4

Вариант I

Решение:

Сульфат меди(II) ($CuSO_4$) можно получить несколькими способами, исходя из типичных реактивов в химической лаборатории. Вот некоторые из них:

1. Взаимодействие основного оксида с кислотой. Оксид меди(II) реагирует с серной кислотой:

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

2. Взаимодействие основания с кислотой (реакция нейтрализации). Нерастворимый гидроксид меди(II) реагирует с серной кислотой:

$Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

3. Взаимодействие соли с кислотой. Например, карбонат меди(II) реагирует с серной кислотой с выделением углекислого газа:

$CuCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

4. Взаимодействие металла с концентрированной кислотой-окислителем. Медь реагирует с концентрированной серной кислотой при нагревании:

$Cu + 2H_2SO_{4(конц.)} \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: Способы получения сульфата меди(II):
1) $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$
2) $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$
3) $CuCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Вариант II

Решение:

Имея в распоряжении магний ($\text{Mg}$), оксид магния ($MgO$), гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) и соляную кислоту ($HCl$), получить хлорид магния ($MgCl_2$) можно тремя способами.

Способ 1. Реакция металла с кислотой. Магний — активный металл, он будет реагировать с соляной кислотой с выделением водорода.

$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$

Способ 2. Реакция основного оксида с кислотой. Оксид магния реагирует с соляной кислотой с образованием соли и воды.

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

Способ 3. Реакция основания с кислотой (реакция нейтрализации). Гидроксид магния реагирует с соляной кислотой.

$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$

Необходимое оборудование: штатив для пробирок, три пробирки, шпатель для взятия твёрдых веществ, пипетка или мерный цилиндр для кислоты.

Проведение эксперимента: В три пробирки поместить небольшие количества $\text{Mg}$, $MgO$ и $Mg(OH)_2$ соответственно. Затем в каждую пробирку аккуратно прилить соляную кислоту до завершения реакции (растворения твёрдого вещества). Во всех трёх случаях в пробирках окажется раствор хлорида магния.

Ответ: Хлорид магния можно получить тремя способами, используя реакции соляной кислоты с магнием, оксидом магния и гидроксидом магния.

Задача 5

Вариант I

Решение:

Получить оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) из хлорида железа(III) ($FeCl_3$) можно в два этапа:

Этап 1: Получение гидроксида железа(III). К раствору хлорида железа(III) нужно добавить раствор щёлочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$). В результате реакции обмена выпадет бурый осадок гидроксида железа(III).

$FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Этап 2: Термическое разложение гидроксида железа(III). Полученный осадок необходимо отфильтровать, промыть и высушить, а затем прокалить (сильно нагреть). При нагревании гидроксид железа(III) разлагается на оксид железа(III) и воду.

$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3 + 3H_2O$

Ответ: Сначала нужно получить гидроксид железа(III) действием щёлочи на хлорид железа(III), а затем прокалить полученный осадок для его разложения до оксида железа(III).

Вариант II

Решение:

Получить оксид меди(II) ($CuO$) из хлорида меди(II) ($CuCl_2$) можно, проведя два опыта (в две стадии):

Опыт 1: Получение гидроксида меди(II). К раствору хлорида меди(II) ($CuCl_2$) необходимо добавить раствор щёлочи, например, гидроксида калия ($KOH$). В результате реакции выпадет голубой студенистый осадок гидроксида меди(II).

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

Опыт 2: Разложение гидроксида меди(II). Гидроксид меди(II) — термически нестойкое соединение. Для получения оксида меди(II) пробирку с полученным осадком $Cu(OH)_2$ необходимо нагреть. При нагревании голубой осадок разлагается, превращаясь в чёрный порошок оксида меди(II).

$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

Ответ: Провести два опыта: 1) к раствору хлорида меди(II) прилить раствор щёлочи для получения осадка гидроксида меди(II); 2) нагреть полученный осадок до его превращения в оксид меди(II) чёрного цвета.