Номер 12, страница 72 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

12. Как отличить друг от друга следующие вещества:

a) $NaCl$ и $BaCl_2$;

б) $AgNO_3$ и $KNO_3$;

в) $MgCl_2$ и $MgSO_4$;

г) $H_2SO_4$ и $CuSO_4$;

д) $Na_2CO_3$ и $CaCO_3$;

е) $KNO_3$ и $K_2CO_3$?

Опишите экспериментальные процедуры, которые вы придумали.

Для различения предложенных пар веществ необходимо провести качественные реакции, характерные для ионов, входящих в их состав, или использовать их физические свойства (например, растворимость или цвет раствора).

Решение

а) NaCl и BaCl₂

Оба вещества – белые кристаллические соли, хорошо растворимые в воде. Различие заключается в катионах: $Na^+$ и $Ba^{2+}$. Качественной реакцией на ион бария $Ba^{2+}$ является реакция с сульфат-ионами $SO_4^{2-}$, в результате которой образуется белый нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

Экспериментальная процедура:

1. В две пробирки поместить небольшое количество каждого из выданных веществ и добавить воды для их растворения.

2. В каждую пробирку добавить несколько капель раствора сульфата натрия ($Na_2SO_4$) или серной кислоты ($H_2SO_4$).

3. В пробирке с хлоридом бария ($BaCl_2$) наблюдается выпадение белого осадка. В пробирке с хлоридом натрия ($NaCl$) видимых изменений не происходит.

Уравнение реакции: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$

Ответ: К растворам веществ добавить раствор сульфата (например, $Na_2SO_4$). В пробирке с $BaCl_2$ выпадет белый осадок.

б) AgNO₃ и KNO₃

Оба вещества – нитраты, хорошо растворимые в воде. Различие заключается в катионах: $Ag^+$ и $K^+$. Качественной реакцией на ион серебра $Ag^+$ является реакция с хлорид-ионами $Cl^-$, в результате которой образуется белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$).

Экспериментальная процедура:

1. Растворить образцы солей в воде в двух разных пробирках.

2. В каждую пробирку добавить несколько капель раствора хлорида натрия ($NaCl$) или соляной кислоты ($HCl$).

3. В пробирке с нитратом серебра ($AgNO_3$) выпадет белый творожистый осадок. В пробирке с нитратом калия ($KNO_3$) изменений не будет.

Уравнение реакции: $AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

Ответ: К растворам веществ добавить раствор хлорида (например, $NaCl$). В пробирке с $AgNO_3$ выпадет белый творожистый осадок.

в) MgCl₂ и MgSO₄

Обе соли содержат одинаковый катион $Mg^{2+}$, но разные анионы: хлорид-ион $Cl^-$ и сульфат-ион $SO_4^{2-}$. Следовательно, различать их нужно по анионам. Качественная реакция на сульфат-ион – взаимодействие с ионами бария $Ba^{2+}$.

Экспериментальная процедура:

1. Растворить образцы солей в воде в двух разных пробирках.

2. В каждую пробирку добавить несколько капель раствора хлорида бария ($BaCl_2$) или нитрата бария ($Ba(NO_3)_2$).

3. В пробирке с сульфатом магния ($MgSO_4$) образуется белый осадок сульфата бария ($BaSO_4$). В пробирке с хлоридом магния ($MgCl_2$) видимых изменений не произойдет.

Уравнение реакции: $MgSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + MgCl_2$

Ответ: К растворам веществ добавить раствор соли бария (например, $BaCl_2$). В пробирке с $MgSO_4$ выпадет белый осадок.

г) H₂SO₄ и CuSO₄

Серная кислота ($H_2SO_4$) – бесцветная жидкость. Сульфат меди(II) ($CuSO_4$) в виде водного раствора имеет характерный голубой или синий цвет из-за гидратированных ионов меди(II) $[Cu(H_2O)_6]^{2+}$.

Экспериментальная процедура (метод 1):

Сравнить цвет растворов. Раствор сульфата меди(II) будет голубым, а раствор серной кислоты – бесцветным.

Экспериментальная процедура (метод 2):

Если необходима химическая проба, можно использовать реакцию на ион меди(II) $Cu^{2+}$.

1. В две пробирки налить растворы исследуемых веществ.

2. В каждую пробирку добавить несколько капель раствора щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$).

3. В пробирке с сульфатом меди(II) выпадет голубой студенистый осадок гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$). В пробирке с серной кислотой видимых изменений не будет (произойдет реакция нейтрализации).

Уравнение реакции: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Ответ: Раствор $CuSO_4$ имеет голубой цвет, а раствор $H_2SO_4$ бесцветен. Альтернативно, при добавлении раствора щелочи (например, $NaOH$) к $CuSO_4$ выпадает голубой осадок.

д) Na₂CO₃ и CaCO₃

Основное различие между карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) и карбонатом кальция ($CaCO_3$) заключается в их растворимости в воде. Карбонат натрия – растворимая соль, а карбонат кальция – нерастворимая.

Экспериментальная процедура:

1. В две пробирки поместить образцы твердых веществ.

2. В каждую пробирку добавить дистиллированную воду и перемешать.

3. Карбонат натрия ($Na_2CO_3$) полностью растворится, образовав прозрачный раствор. Карбонат кальция ($CaCO_3$) не растворится, образовав мутную суспензию или белый осадок на дне.

Ответ: Добавить к веществам воду. Карбонат натрия ($Na_2CO_3$) растворится, а карбонат кальция ($CaCO_3$) – нет.

е) KNO₃ и K₂CO₃

Обе соли содержат одинаковый катион $K^+$, но разные анионы: нитрат-ион $NO_3^-$ и карбонат-ион $CO_3^{2-}$. Качественная реакция на карбонат-ион – взаимодействие с кислотами с выделением углекислого газа ($CO_2$).

Экспериментальная процедура:

1. Растворить образцы солей в воде в двух разных пробирках.

2. В каждую пробирку осторожно добавить несколько капель сильной кислоты, например, соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$).

3. В пробирке с карбонатом калия ($K_2CO_3$) начнется бурное выделение газа (вскипание) – это углекислый газ. В пробирке с нитратом калия ($KNO_3$) никаких видимых изменений не произойдет.

Уравнение реакции: $K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ: К растворам веществ добавить раствор кислоты (например, $HCl$). В пробирке с $K_2CO_3$ будет наблюдаться выделение пузырьков газа.