Задача 3, страница 247 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задача 3

Докажите опытным путём, что:

а) в состав хлорида аммония входят ионы $\text{NH}_4^+$ и $\text{Cl}^-$;

б) в состав сульфата аммония входят ионы $\text{NH}_4^+$ и $\text{SO}_4^{2-}$.

Напишите уравнения проведённых реакций в молекулярном и ионном виде.

Решение

a) в состав хлорида аммония входят ионы $NH_4^+$ и $Cl^−$;

Чтобы экспериментально доказать наличие ионов аммония $NH_4^+$ и хлорид-ионов $Cl^−$ в составе хлорида аммония, необходимо провести две качественные реакции.

1. Качественная реакция на ион аммония $NH_4^+$

В пробирку с раствором хлорида аммония $NH_4Cl$ добавляем раствор сильного основания, например, гидроксида натрия $NaOH$, и осторожно нагреваем. В результате реакции происходит выделение газа с резким характерным запахом — аммиака $NH_3$. Для подтверждения можно поднести к отверстию пробирки влажную красную лакмусовую бумажку, которая изменит свой цвет на синий, что доказывает щелочную среду образующегося газа.

Уравнения проведённой реакции:

Молекулярное: $NH_4Cl + NaOH \xrightarrow{t} NaCl + NH_3 \uparrow + H_2O$

Полное ионное: $NH_4^+ + Cl^− + Na^+ + OH^− \xrightarrow{t} Na^+ + Cl^− + NH_3 \uparrow + H_2O$

Сокращённое ионное: $NH_4^+ + OH^− \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + H_2O$

Выделение аммиака доказывает присутствие иона аммония $NH_4^+$ в исходном веществе.

2. Качественная реакция на хлорид-ион $Cl^−$

В другую пробирку с раствором хлорида аммония $NH_4Cl$ добавляем раствор нитрата серебра $AgNO_3$. Наблюдаем образование белого творожистого осадка хлорида серебра $AgCl$. Этот осадок не растворяется при добавлении сильных кислот, например, азотной кислоты $HNO_3$.

Уравнения проведённой реакции:

Молекулярное: $NH_4Cl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NH_4NO_3$

Полное ионное: $NH_4^+ + Cl^− + Ag^+ + NO_3^− \rightarrow AgCl \downarrow + NH_4^+ + NO_3^−$

Сокращённое ионное: $Ag^+ + Cl^− \rightarrow AgCl \downarrow$

Образование белого осадка, нерастворимого в кислоте, доказывает присутствие хлорид-иона $Cl^−$ в исходном веществе.

Ответ: Наличие ионов $NH_4^+$ и $Cl^−$ в хлориде аммония доказывается двумя качественными реакциями: взаимодействием с раствором щёлочи при нагревании (выделяется аммиак) и взаимодействием с раствором нитрата серебра (выпадает белый творожистый осадок).

б) в состав сульфата аммония входят ионы $NH_4^+$ и $SO_4^{2−}$.

Чтобы экспериментально доказать наличие ионов аммония $NH_4^+$ и сульфат-ионов $SO_4^{2−}$ в составе сульфата аммония, также необходимо провести две качественные реакции.

1. Качественная реакция на ион аммония $NH_4^+$

Опыт проводится аналогично пункту а). К раствору сульфата аммония $(NH_4)_2SO_4$ добавляем раствор щёлочи ($NaOH$) и нагреваем. Выделяется аммиак $NH_3$ с резким запахом, который окрашивает влажную красную лакмусовую бумажку в синий цвет.

Уравнения проведённой реакции:

Молекулярное: $(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SO_4 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

Полное ионное: $2NH_4^+ + SO_4^{2−} + 2Na^+ + 2OH^− \xrightarrow{t} 2Na^+ + SO_4^{2−} + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

Сокращённое ионное: $NH_4^+ + OH^− \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + H_2O$

Данный опыт подтверждает наличие иона аммония $NH_4^+$ в соли.

2. Качественная реакция на сульфат-ион $SO_4^{2−}$

В другую пробирку с раствором сульфата аммония $(NH_4)_2SO_4$ добавляем раствор соли бария, например, хлорида бария $BaCl_2$. Наблюдаем образование белого мелкокристаллического осадка сульфата бария $BaSO_4$. Этот осадок не растворяется в сильных кислотах (например, в соляной $HCl$ или азотной $HNO_3$).

Уравнения проведённой реакции:

Молекулярное: $(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NH_4Cl$

Полное ионное: $2NH_4^+ + SO_4^{2−} + Ba^{2+} + 2Cl^− \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NH_4^+ + 2Cl^−$

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

Образование белого осадка, нерастворимого в кислотах, доказывает присутствие сульфат-иона $SO_4^{2−}$ в исходном веществе.

Ответ: Наличие ионов $NH_4^+$ и $SO_4^{2−}$ в сульфате аммония доказывается двумя качественными реакциями: взаимодействием с раствором щёлочи при нагревании (выделяется аммиак) и взаимодействием с раствором соли бария (выпадает белый осадок).