Страница 254 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

Практическая работа 1

Экспериментальное решение задач по теме «Электролитическая диссоциация»

Реактивы: соляная кислота, хлорид натрия, хлорид кальция, карбонат натрия, гидроксид натрия, серная кислота, сульфат натрия, сульфат магния, карбонат калия, гидроксид калия, азотная кислота, хлорид бария, хлорид железа(III), карбонат кальция, карбонат магния, сульфат меди(II), нитрат свинца(II), оксид меди(II), оксид магния, нитрат серебра.

1. Проведите реакции между растворами следующих веществ: а) карбонатом натрия и хлоридом кальция; б) карбонатом натрия и азотной кислотой; в) сульфатом магния и гидроксидом натрия. Что наблюдаете? По каким признакам можно судить о протекании реакции обмена до конца? Напишите уравнения этих реакций в молекулярном, полном и сокращённом ионном виде.

2. Проведите реакцию между раствором гидроксида натрия и соляной кислотой. Какое вещество необходимо добавить к раствору щёлочи перед проведением опыта, чтобы можно было судить о протекании реакции? Напишите уравнения этой реакции в молекулярном, полном и сокращённом ионном виде.

3. Пользуясь выданными вам реактивами, получите:

I вариант — осадки сульфата бария и гидроксида железа(III), раствор хлорида кальция;

II вариант — осадки сульфата свинца(II) и гидроксида меди(II), раствор хлорида магния.

Напишите уравнения этих реакций в молекулярном, полном и сокращённом ионном виде.

4. Пользуясь выданными вам реактивами, проведите реакции, выражаемые следующими сокращённо-ионными уравнениями:

I вариант — а) $H^+ + OH^- = H_2O$,

б) $CuO + 2H^+ = Cu^{2+} + H_2O$,

в) $Ag^+ + Cl^- = AgCl\downarrow$;

II вариант — а) $2H^+ + CO_3^{2-} = CO_2\uparrow + H_2O$,

б) $MgO + 2H^+ = Mg^{2+} + H_2O$,

в) $Pb^{2+} + 2Cl^- = PbCl_2\downarrow$.

5. В пяти пронумерованных пробирках находятся растворы следующих веществ:

I вариант — соляная кислота, хлорид натрия, хлорид кальция, карбонат натрия, гидроксид натрия;

II вариант — серная кислота, сульфат натрия, сульфат магния, карбонат калия, гидроксид калия.

Опытным путём определите вещества в пробирках.

Напишите уравнения реакций.

1. Реакции ионного обмена протекают до конца, если в результате реакции образуется осадок, выделяется газ или образуется малодиссоциирующее вещество (например, вода). Это признаки, по которым можно судить о протекании реакции.

а) карбонат натрия и хлорид кальция

При смешивании растворов карбоната натрия и хлорида кальция наблюдается образование белого творожистого осадка карбоната кальция ($CaCO_3$). Признаком протекания реакции до конца является выпадение осадка.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + CO_3^{2-} + Ca^{2+} + 2Cl^- \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращённое ионное уравнение:

$Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

Ответ: Признак реакции — образование белого осадка. Уравнения приведены выше.

б) карбонат натрия и азотная кислота

При добавлении азотной кислоты к раствору карбоната натрия наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха — углекислого газа ($CO_2$). Признаком протекания реакции до конца является выделение газа.

Молекулярное уравнение:

$Na_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow 2Na^+ + 2NO_3^- + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение:

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

Ответ: Признак реакции — выделение газа. Уравнения приведены выше.

в) сульфат магния и гидроксид натрия

При смешивании растворов сульфата магния и гидроксида натрия наблюдается образование белого студенистого осадка гидроксида магния ($Mg(OH)_2$). Признаком протекания реакции до конца является выпадение осадка.

Молекулярное уравнение:

$MgSO_4 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное уравнение:

$Mg^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Сокращённое ионное уравнение:

$Mg^{2+} + 2OH^- \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow$

Ответ: Признак реакции — образование белого осадка. Уравнения приведены выше.

2. Реакция между гидроксидом натрия (щёлочь) и соляной кислотой (кислота) является реакцией нейтрализации. Поскольку все исходные вещества и продукты реакции являются бесцветными растворимыми соединениями (кроме воды), для визуального наблюдения за ходом реакции необходимо добавить кислотно-основной индикатор, например, фенолфталеин. Перед проведением опыта в раствор щёлочи (гидроксида натрия) добавляют несколько капель фенолфталеина, раствор окрашивается в малиновый цвет. При добавлении кислоты цвет будет исчезать, и в момент полной нейтрализации раствор станет бесцветным.

Молекулярное уравнение:

$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ответ: Перед проведением опыта к раствору щёлочи нужно добавить кислотно-основной индикатор (например, фенолфталеин). Уравнения реакции приведены выше.

3. I вариант

1. Получение осадка сульфата бария ($BaSO_4$): Смешать растворы хлорида бария и серной кислоты.

Молекулярное уравнение: $BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

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

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

2. Получение осадка гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$): Смешать растворы хлорида железа(III) и гидроксида натрия.

Молекулярное уравнение: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Полное ионное уравнение: $Fe^{3+} + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-$

Сокращённое ионное уравнение: $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$

3. Получение раствора хлорида кальция ($CaCl_2$): Сначала получим осадок карбоната кальция, смешав растворы хлорида кальция и карбоната натрия. Затем к полученному осадку добавим соляную кислоту.

Уравнение получения $CaCO_3$: $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Уравнение получения раствора $CaCl_2$:

Молекулярное уравнение: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $CaCO_3 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^- + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ: Уравнения реакций для получения указанных веществ приведены выше.

II вариант

1. Получение осадка сульфата свинца(II) ($PbSO_4$): Смешать растворы нитрата свинца(II) и сульфата натрия.

Молекулярное уравнение: $Pb(NO_3)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow PbSO_4 \downarrow + 2NaNO_3$

Полное ионное уравнение: $Pb^{2+} + 2NO_3^- + 2Na^+ + SO_4^{2-} \rightarrow PbSO_4 \downarrow + 2Na^+ + 2NO_3^-$

Сокращённое ионное уравнение: $Pb^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow PbSO_4 \downarrow$

2. Получение осадка гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$): Смешать растворы сульфата меди(II) и гидроксида калия.

Молекулярное уравнение: $CuSO_4 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

Полное ионное уравнение: $Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2K^+ + SO_4^{2-}$

Сокращённое ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

3. Получение раствора хлорида магния ($MgCl_2$): Смешать растворы сульфата магния и хлорида бария. В результате реакции выпадет осадок сульфата бария, а в растворе останется хлорид магния.

Молекулярное уравнение: $MgSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + MgCl_2$

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

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

Ответ: Уравнения реакций для получения указанных веществ приведены выше.

4. I вариант

а) $H^+ + OH^- = H_2O$

Это реакция нейтрализации. Можно использовать соляную кислоту и гидроксид натрия.

Молекулярное уравнение: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

Ответ: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

б) $CuO + 2H^+ = Cu^{2+} + H_2O$

Это реакция основного оксида с кислотой. Можно использовать оксид меди(II) и серную кислоту.

Молекулярное уравнение: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Ответ: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

в) $Ag^+ + Cl^- = AgCl \downarrow$

Это реакция получения нерастворимой соли. Можно использовать нитрат серебра и хлорид натрия.

Молекулярное уравнение: $AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

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

II вариант

а) $2H^+ + CO_3^{2-} = CO_2 \uparrow + H_2O$

Это реакция кислоты с карбонатом. Можно использовать соляную кислоту и карбонат натрия.

Молекулярное уравнение: $2HCl + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + CO_2 \uparrow + H_2O$

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

б) $MgO + 2H^+ = Mg^{2+} + H_2O$

Это реакция основного оксида с кислотой. Можно использовать оксид магния и соляную кислоту.

Молекулярное уравнение: $MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

Ответ: $MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

в) $Pb^{2+} + 2Cl^- = PbCl_2 \downarrow$

Это реакция получения нерастворимой соли. Можно использовать нитрат свинца(II) и хлорид кальция.

Молекулярное уравнение: $Pb(NO_3)_2 + CaCl_2 \rightarrow PbCl_2 \downarrow + Ca(NO_3)_2$

Ответ: $Pb(NO_3)_2 + CaCl_2 \rightarrow PbCl_2 \downarrow + Ca(NO_3)_2$

5. I вариант

В пяти пробирках находятся растворы: соляная кислота (HCl), хлорид натрия (NaCl), хлорид кальция ($CaCl_2$), карбонат натрия ($Na_2CO_3$), гидроксид натрия (NaOH).

Решение

1. В каждую из пяти пробирок добавляем несколько капель индикатора фенолфталеина. В двух пробирках раствор окрасится в малиновый цвет — это щёлочи (NaOH и $Na_2CO_3$, последний дает щелочную среду из-за гидролиза). В одной пробирке изменений не будет, но при добавлении в неё щелочного раствора цвет исчезнет — это кислота (HCl). В двух оставшихся пробирках раствор останется бесцветным — это соли (NaCl и $CaCl_2$).

2. Чтобы различить NaOH и $Na_2CO_3$, к содержимому двух пробирок с малиновой окраской добавляем по каплям раствор определённой нами кислоты (HCl). В пробирке с $Na_2CO_3$ будет наблюдаться выделение газа, а в пробирке с NaOH — только обесцвечивание раствора.

3. Чтобы различить NaCl и $CaCl_2$, к содержимому двух пробирок с бесцветными растворами солей добавляем по каплям раствор определённого нами карбоната натрия ($Na_2CO_3$). В пробирке с $CaCl_2$ выпадет белый осадок, а в пробирке с NaCl видимых изменений не произойдет.

Уравнения реакций:

Гидролиз карбонат-иона: $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

Нейтрализация щёлочи кислотой: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

Реакция карбоната с кислотой: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

Реакция карбоната натрия с хлоридом кальция: $Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Ответ: Вещества определяются поочередно с помощью индикатора, кислоты и раствора карбоната натрия, как описано в плане.

II вариант

В пяти пробирках находятся растворы: серная кислота ($H_2SO_4$), сульфат натрия ($Na_2SO_4$), сульфат магния ($MgSO_4$), карбонат калия ($K_2CO_3$), гидроксид калия (KOH).

Решение

1. В каждую из пяти пробирок добавляем индикатор, например, лакмус. В одной пробирке лакмус станет красным — это кислота ($H_2SO_4$). В двух пробирках лакмус станет синим — это щёлочи (KOH и $K_2CO_3$). В двух пробирках цвет лакмуса не изменится (останется фиолетовым) — это соли ($Na_2SO_4$ и $MgSO_4$).

2. Чтобы различить KOH и $K_2CO_3$, к содержимому двух пробирок с синей окраской лакмуса добавляем по каплям раствор определённой нами кислоты ($H_2SO_4$). В пробирке с $K_2CO_3$ будет наблюдаться выделение газа. В пробирке с KOH видимых изменений (кроме изменения цвета индикатора) не будет.

3. Чтобы различить $Na_2SO_4$ и $MgSO_4$, к содержимому двух пробирок с нейтральной средой добавляем по каплям раствор определённого нами гидроксида калия (KOH). В пробирке с $MgSO_4$ выпадет белый осадок гидроксида магния. В пробирке с $Na_2SO_4$ изменений не будет.

Уравнения реакций:

Гидролиз карбонат-иона: $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

Нейтрализация щёлочи кислотой: $2KOH + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

Реакция карбоната с кислотой: $K_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Реакция сульфата магния с гидроксидом калия: $MgSO_4 + 2KOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

Ответ: Вещества определяются поочередно с помощью индикатора, кислоты и раствора гидроксида калия, как описано в плане.