Номер 4, страница 179 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Как распознать, есть ли:

а) в питьевой соде примесь поваренной соли;

б) в поваренной соли примесь кальцинированной соды?

Для распознавания примесей в солях необходимо провести качественные реакции на ионы, которые могут содержаться в этих примесях. Питьевая сода — это гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$), поваренная соль — хлорид натрия ($NaCl$), а кальцинированная сода — карбонат натрия ($Na_2CO_3$).

а) в питьевой соде примесь поваренной соли

Решение

Чтобы обнаружить примесь поваренной соли ($NaCl$) в питьевой соде ($NaHCO_3$), необходимо провести качественную реакцию на хлорид-ион ($Cl^-$). Качественным реактивом на хлорид-ионы является нитрат серебра ($AgNO_3$).

Порядок действий:

1. Небольшое количество исследуемого образца растворить в дистиллированной воде.
2. Поскольку раствор питьевой соды имеет слабощелочную среду, что может привести к выпадению осадка карбоната серебра ($Ag_2CO_3$), необходимо сначала добавить к раствору несколько капель азотной кислоты ($HNO_3$) до прекращения выделения газа (углекислого газа). Это нейтрализует гидрокарбонат-ионы. Реакция: $NaHCO_3 + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$
3. К полученному подкисленному раствору добавить несколько капель раствора нитрата серебра ($AgNO_3$).

Если в питьевой соде есть примесь поваренной соли, то в растворе будут присутствовать хлорид-ионы, которые прореагируют с ионами серебра с образованием белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$), нерастворимого в азотной кислоте.

Уравнение реакции:

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

В ионном виде:

$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

Если осадок не выпадает, значит, примеси хлорида натрия в образце нет.

Ответ: Нужно растворить образец в воде, подкислить азотной кислотой до прекращения выделения газа, а затем добавить раствор нитрата серебра. Появление белого творожистого осадка укажет на наличие примеси поваренной соли.

б) в поваренной соли примесь кальцинированной соды

Решение

Для обнаружения примеси кальцинированной соды ($Na_2CO_3$) в поваренной соли ($NaCl$) необходимо провести качественную реакцию на карбонат-ион ($CO_3^{2-}$). Существует несколько способов.

Способ 1: Действие сильной кислотой

Карбонаты реагируют с сильными кислотами с выделением углекислого газа ($CO_2$).

Порядок действий:

1. Растворить образец поваренной соли в воде.
2. К полученному раствору добавить любую сильную кислоту, например, соляную ($HCl$) или серную ($H_2SO_4$).

Если в образце присутствует карбонат натрия, начнется бурное выделение газа (вскипание) – это углекислый газ. Хлорид натрия с кислотой не реагирует.

Уравнение реакции:

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

В ионном виде:

$CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

Для подтверждения, что выделяющийся газ – это $CO_2$, его можно пропустить через известковую воду (раствор $Ca(OH)_2$), которая при этом помутнеет из-за образования осадка карбоната кальция ($CaCO_3$).

Способ 2: Осаждение ионом металла

Карбонат-ионы образуют нерастворимые осадки с ионами многих металлов (например, $Ca^{2+}$, $Ba^{2+}$), в то время как хлориды этих металлов растворимы.

Порядок действий:

1. Растворить образец поваренной соли в воде.
2. Добавить к раствору раствор соли кальция или бария, например, хлорид кальция ($CaCl_2$).

Если в образце есть примесь кальцинированной соды, выпадет белый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$).

Уравнение реакции:

$Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Способ 3: Проверка pH среды

Раствор чистого хлорида натрия нейтрален ($pH \approx 7$). Карбонат натрия гидролизуется по аниону, создавая щелочную среду ($pH > 7$).

Порядок действий:

1. Растворить образец в дистиллированной воде.
2. Проверить pH раствора с помощью индикаторной бумаги или добавить каплю индикатора, например, фенолфталеина.

Если раствор окрасит фенолфталеин в малиновый цвет или универсальный индикатор покажет щелочную среду, это свидетельствует о наличии примеси карбоната натрия.

Ответ: Нужно к водному раствору образца добавить сильную кислоту (например, соляную). Наблюдение «вскипания» (выделения пузырьков газа) будет свидетельствовать о наличии примеси кальцинированной соды. Альтернативно, можно добавить к раствору образца раствор соли кальция (например, $CaCl_2$); выпадение белого осадка укажет на примесь.