Номер 3, страница 154 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. В трёх склянках без этикеток находятся соляная, серная и азотная кислоты. Как химическим путём определить содержимое каждой склянки? Напишите уравнения реакций.

Решение

Для того чтобы различить соляную ($HCl$), серную ($H_2SO_4$) и азотную ($HNO_3$) кислоты, находящиеся в трех склянках без этикеток, необходимо провести ряд последовательных качественных химических реакций. Для этого пронумеруем склянки и отберем из каждой пробы в отдельные пробирки.

Шаг 1. Определение азотной кислоты ($HNO_3$)

В каждую из трех пробирок поместим по кусочку меди ($Cu$). Азотная кислота является сильным окислителем и, в отличие от соляной и разбавленной серной кислот, реагирует с медью, которая в ряду активности металлов стоит после водорода. В пробирке с азотной кислотой мы будем наблюдать выделение бурого газа диоксида азота ($NO_2$) и постепенное окрашивание раствора в голубой цвет из-за образования нитрата меди(II). Таким образом мы идентифицируем склянку с $HNO_3$. Две другие кислоты с медью не реагируют.

Уравнение реакции:

$Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

Шаг 2. Определение серной кислоты ($H_2SO_4$)

В две пробирки с оставшимися неизвестными кислотами (соляной и серной) добавим по несколько капель раствора соли бария, например, хлорида бария ($BaCl_2$). В пробирке, содержащей серную кислоту, выпадет обильный белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), который не растворяется в кислотах. Это качественная реакция на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$). В пробирке с соляной кислотой видимых изменений не произойдет.

Уравнение реакции:

$H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

Шаг 3. Определение соляной кислоты ($HCl$)

Методом исключения, склянка, в которой кислота не прореагировала ни с медью, ни с хлоридом бария, содержит соляную кислоту. Для окончательного подтверждения можно провести качественную реакцию на хлорид-ион ($Cl^-$). К новой пробе из этой склянки следует добавить несколько капель раствора нитрата серебра ($AgNO_3$). В результате выпадет характерный белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$).

Уравнение реакции:

$HCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$

Ответ:

Чтобы определить содержимое каждой склянки, необходимо:

1. К пробам из всех склянок добавить медь ($Cu$). Реакция с выделением бурого газа ($NO_2$) укажет на азотную кислоту. Уравнение: $Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$.
2. К двум оставшимся пробам добавить раствор хлорида бария ($BaCl_2$). Выпадение белого осадка ($BaSO_4$) укажет на серную кислоту. Уравнение: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$.
3. В оставшейся склянке находится соляная кислота. Ее можно подтвердить реакцией с нитратом серебра ($AgNO_3$), которая дает белый творожистый осадок ($AgCl$). Уравнение: $HCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$.