Номер 3, страница 181 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. В одной из двух склянок имеется раствор гидроксида натрия, в другой — карбоната натрия. Как распознать содержимое каждой склянки? Приведите уравнения реакций.

Решение

Для того чтобы распознать содержимое двух склянок, в одной из которых находится раствор гидроксида натрия ($NaOH$), а в другой — раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$), необходимо провести качественные реакции. Это реакции, которые сопровождаются хорошо заметным внешним эффектом (выделение газа, выпадение осадка, изменение цвета) и позволяют однозначно идентифицировать вещество. Поскольку оба раствора имеют щелочную среду, использование обычных индикаторов, таких как лакмус или фенолфталеин, не поможет их различить, так как оба дадут щелочную реакцию. Рассмотрим два надёжных способа распознавания.

Способ 1. Действие сильной кислотой

Этот способ основан на том, что карбонаты реагируют с сильными кислотами с выделением углекислого газа, а щёлочи вступают в реакцию нейтрализации без видимых признаков.

Проведение опыта: Из каждой склянки отбираем в отдельные пробирки небольшие пробы растворов. Затем в каждую пробирку осторожно приливаем раствор сильной кислоты, например, соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$).

Наблюдения:

• В пробирке, содержащей карбонат натрия, начнется бурное выделение пузырьков бесцветного газа без запаха (углекислого газа).
• В пробирке с гидроксидом натрия никаких видимых изменений (газа или осадка) не произойдет.

Уравнения реакций:

Реакция с карбонатом натрия:

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

Реакция с гидроксидом натрия (нейтрализация):

$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

Ответ: Склянка, при добавлении кислоты к содержимому которой наблюдается выделение газа, содержит раствор карбоната натрия. Соответственно, в другой склянке находится раствор гидроксида натрия.

Способ 2. Действие растворимой солью бария или кальция

Этот способ основан на различной растворимости солей. Карбонат-ион ($CO_3^{2-}$) образует нерастворимые осадки с ионами бария ($Ba^{2+}$) и кальция ($Ca^{2+}$), в то время как гидроксиды бария и кальция растворимы в воде (гидроксид кальция — малорастворим, но в данных условиях осадок обычно не выпадает).

Проведение опыта: Из каждой склянки отбираем в отдельные пробирки пробы растворов. Затем в каждую пробирку добавляем несколько капель раствора хлорида бария ($BaCl_2$) или хлорида кальция ($CaCl_2$).

Наблюдения:

• В пробирке с раствором карбоната натрия немедленно выпадет белый осадок (карбонат бария или карбонат кальция).
• В пробирке с раствором гидроксида натрия видимых изменений не произойдет.

Уравнения реакций (на примере хлорида бария):

Реакция с карбонатом натрия:

$Na_2CO_3 + BaCl_2 \rightarrow BaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Реакция с гидроксидом натрия:

$2NaOH + BaCl_2 \rightarrow Ba(OH)_2 + 2NaCl$ (осадок не образуется)

Ответ: Склянка, при добавлении к содержимому которой раствора соли бария или кальция выпадает белый осадок, содержит раствор карбоната натрия. В другой склянке — раствор гидроксида натрия.