Лабораторный опыт №5, страница 42 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Лабораторный опыт №5

Определение анионов $\text{Cl}^-$, $\text{Br}^-$, $\text{I}^-$, $\text{PO}_4^{3-}$, $\text{SO}_4^{2-}$, $\text{CO}_3^{2-}$, $\text{NO}_3^-$, $\text{SiO}_3^{2-}$ в водных растворах

Цель работы: уметь определять анионы в водных растворах.

Реактивы и оборудование.

Растворимые в воде соли хлоридов, бромидов, иодидов, фосфатов, сульфатов, карбонатов, нитратов, силикатов. Растворимые соли нитрата серебра, хлорида бария, хлорида кальция, слабые растворы соляной или серной кислот, пробирки.

Проведение опытов.

1. При проведении следующих опытов, используйте таблицу растворимости.

2. В растворы солей с анионами хлора, брома, иода, фосфата добавляем раствор нитрата серебра. Обратите внимание на цвет осадков. Напишите ионное уравнение реакций.

3. В раствор сульфата натрия добавляем раствор хлорида бария, в раствор карбоната натрия — растворимые соли кальция, в раствор силиката натрия добавим слабый раствор соляной кислоты. Напишите уравнения ионной реакции. Какие осадки образовались?

4. Реакцию на нитрат-ион провести анимационно или работу вести в вытяжном шкафу. Так как используются концентрированная серная кислота и медная проволока, выделяется бурый газ ( $\text{NO}_2$) — отравляющее вещество.

Какие реакции получились?

2. В растворы солей с анионами хлора, брома, иода, фосфата добавляем раствор нитрата серебра. Обратите внимание на цвет осадков. Напишите ионное уравнение реакций.

При добавлении раствора нитрата серебра к растворам солей, содержащих анионы $Cl^{-}$, $Br^{-}$, $I^{-}$, $PO_4^{3-}$, происходят реакции ионного обмена, в результате которых образуются нерастворимые соли серебра (осадки). Эти реакции являются качественными на данные анионы.

• Реакция с хлорид-ионом ($Cl^{-}$):

  Образуется белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$).

  Краткое ионное уравнение: $Ag^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl\downarrow$

• Реакция с бромид-ионом ($Br^{-}$):

  Образуется светло-желтый осадок бромида серебра ($AgBr$).

  Краткое ионное уравнение: $Ag^{+} + Br^{-} \rightarrow AgBr\downarrow$

• Реакция с иодид-ионом ($I^{-}$):

  Образуется желтый осадок иодида серебра ($AgI$).

  Краткое ионное уравнение: $Ag^{+} + I^{-} \rightarrow AgI\downarrow$

• Реакция с фосфат-ионом ($PO_4^{3-}$):

  Образуется желтый осадок фосфата серебра ($Ag_3PO_4$).

  Краткое ионное уравнение: $3Ag^{+} + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow$

Ответ: Образуются осадки: $AgCl$ (белый творожистый), $AgBr$ (светло-желтый), $AgI$ (желтый), $Ag_3PO_4$ (желтый). Ионные уравнения реакций: $Ag^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl\downarrow$; $Ag^{+} + Br^{-} \rightarrow AgBr\downarrow$; $Ag^{+} + I^{-} \rightarrow AgI\downarrow$; $3Ag^{+} + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow$.

3. В раствор сульфата натрия добавляем раствор хлорида бария, в раствор карбоната натрия - растворимые соли кальция, в раствор силиката натрия добавим слабый раствор соляной кислоты. Напишите уравнения ионной реакции. Какие осадки образовались?

Происходят следующие реакции ионного обмена:

• Реакция сульфата натрия с хлоридом бария:

  При взаимодействии сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$) и ионов бария ($Ba^{2+}$) образуется белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

  Молекулярное уравнение: $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$

  Краткое ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

• Реакция карбоната натрия с солью кальция (например, хлоридом кальция):

  При взаимодействии карбонат-ионов ($CO_3^{2-}$) и ионов кальция ($Ca^{2+}$) образуется белый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$).

  Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaCl$

  Краткое ионное уравнение: $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3\downarrow$

• Реакция силиката натрия с соляной кислотой:

  При добавлении сильной кислоты (соляной) к раствору силиката натрия происходит вытеснение слабой кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$), которая выпадает в виде гелеобразного (студенистого) осадка.

  Молекулярное уравнение: $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl$

  Краткое ионное уравнение: $2H^{+} + SiO_3^{2-} \rightarrow H_2SiO_3\downarrow$

Ответ: Образовались осадки: сульфат бария ($BaSO_4$) - белый, карбонат кальция ($CaCO_3$) - белый, кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) - гелеобразный. Уравнения ионных реакций: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$; $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3\downarrow$; $2H^{+} + SiO_3^{2-} \rightarrow H_2SiO_3\downarrow$.

4. Реакцию на нитрат-ион провести анимационно или работу вести в вытяжном шкафу. Так как используются концентрированная серная кислота и медная проволока, выделяется бурый газ (NO₂) - отравляющее вещество. Какие реакции получились?

Качественная реакция на нитрат-ион ($NO_3^{-}$) проводится с использованием меди и концентрированной серной кислоты. Процесс протекает в две стадии или может быть описан суммарным уравнением.

Сначала концентрированная серная кислота реагирует с нитратом (в растворе), образуя азотную кислоту:

$NO_3^{-} + H_2SO_4(конц.) \rightarrow HNO_3 + HSO_4^{-}$

Затем образовавшаяся концентрированная азотная кислота, являясь сильным окислителем, вступает в реакцию с медью. Медь окисляется, а азотная кислота восстанавливается до диоксида азота ($NO_2$) - газа бурого цвета с резким запахом.

Молекулярное уравнение: $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Эту реакцию можно представить в виде суммарного ионного уравнения, где источником протонов является концентрированная серная кислота:

Краткое ионное уравнение: $Cu + 2NO_3^{-} + 4H^{+} \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: Произошла окислительно-восстановительная реакция меди с нитрат-ионами в кислой среде (создаваемой концентрированной серной кислотой), в результате которой выделился бурый ядовитый газ - диоксид азота ($NO_2$). Уравнение реакции: $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$, или в ионном виде: $Cu + 2NO_3^{-} + 4H^{+} \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$.