Задача 4, страница 245 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задача 4

Вам даны три пробирки с растворами. Определите, в какой из них находится соляная кислота, серная кислота и гидроксид натрия. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

Дано:

Три пробирки с водными растворами веществ: соляная кислота ($HCl$), серная кислота ($H_2SO_4$), гидроксид натрия ($NaOH$).

Найти:

Способ определения содержимого каждой пробирки; уравнения соответствующих реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Решение:

Для определения веществ в пробирках необходимо провести качественные реакции. План эксперимента состоит из двух этапов.

1. Определение гидроксида натрия (щелочи)

Во все три пробирки необходимо добавить по несколько капель индикатора, например, фенолфталеина. В щелочной среде гидроксида натрия ($NaOH$) индикатор изменит свой цвет на малиновый. В растворах кислот ($HCl$ и $H_2SO_4$) фенолфталеин останется бесцветным. Таким образом, пробирка с малиновым раствором содержит гидроксид натрия.

2. Различение соляной и серной кислот

В две пробирки, где растворы остались бесцветными, нужно добавить раствор, содержащий ионы бария, например, хлорид бария ($BaCl_2$).

• В пробирке, где находится серная кислота ($H_2SO_4$), выпадет белый кристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$). Это качественная реакция на сульфат-ион.

• В пробирке с соляной кислотой ($HCl$) видимых изменений не произойдет, так как все возможные продукты реакции растворимы в воде.

После проведения этих двух шагов содержимое всех трех пробирок будет определено.

Ниже приведены уравнения реакций, которые были использованы для определения веществ, а также реакции нейтрализации, которые могут протекать между данными веществами.

Реакция обнаружения серной кислоты:

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$2H^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Реакция нейтрализации соляной кислоты гидроксидом натрия:

Молекулярное уравнение:

$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

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

Реакция нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия:

Молекулярное уравнение:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

$2H^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$2H^+ + 2OH^- \rightarrow 2H_2O$, что эквивалентно $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ответ:

Чтобы определить вещества, сначала с помощью индикатора фенолфталеина находят гидроксид натрия (малиновое окрашивание). Затем к двум оставшимся кислотам добавляют раствор хлорида бария: выпадение белого осадка указывает на серную кислоту. Пробирка, в которой реакция не идет, содержит соляную кислоту. Уравнения реакций:

1. Обнаружение $H_2SO_4$:

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

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

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

2. Нейтрализация $HCl$ и $NaOH$:

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

Сокращенное ионное: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

3. Нейтрализация $H_2SO_4$ и $NaOH$:

Молекулярное: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Сокращенное ионное: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$