Задача 6, страница 248 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задача 6

В четырёх пробирках вам даны кристаллические вещества: сульфат натрия, хлорид цинка, карбонат калия, силикат натрия. Определите, в какой пробирке находится каждое из веществ. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

Решение

Для определения каждого из четырех кристаллических веществ — сульфата натрия ($Na_2SO_4$), хлорида цинка ($ZnCl_2$), карбоната калия ($K_2CO_3$) и силиката натрия ($Na_2SiO_3$) — необходимо сначала растворить их в воде, пронумеровав пробирки. Затем провести ряд качественных реакций для их поочередного распознавания.

1. Определение карбоната калия и силиката натрия

В образцы растворов из всех четырех пробирок добавим раствор сильной кислоты, например, соляной ($HCl$). В двух пробирках произойдут характерные изменения. В пробирке с карбонатом калия начнется выделение бесцветного газа ($CO_2$), а в пробирке с силикатом натрия выпадет белый гелеобразный осадок кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$). Это позволяет однозначно идентифицировать эти два вещества. В пробирках с сульфатом натрия и хлоридом цинка видимых изменений не произойдет.

Реакция для карбоната калия ($K_2CO_3$):

Молекулярное уравнение: $K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение: $2K^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$

Реакция для силиката натрия ($Na_2SiO_3$):

Молекулярное уравнение: $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2SiO_3\downarrow$

Полное ионное уравнение: $2Na^+ + SiO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2SiO_3\downarrow$

Сокращенное ионное уравнение: $SiO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2SiO_3\downarrow$

Ответ: Пробирка, в которой при добавлении кислоты выделяется газ, содержит карбонат калия. Пробирка, в которой выпадает гелеобразный осадок, содержит силикат натрия.

2. Определение хлорида цинка и сульфата натрия

Возьмем пробы из двух оставшихся пробирок. Добавим к ним раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$).

В пробирке с хлоридом цинка выпадет белый студенистый осадок гидроксида цинка ($Zn(OH)_2$). В пробирке с сульфатом натрия видимых изменений не будет. Таким образом, мы идентифицируем хлорид цинка, а методом исключения — сульфат натрия.

Реакция для хлорида цинка ($ZnCl_2$):

Молекулярное уравнение: $ZnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + 2NaCl$

Полное ионное уравнение: $Zn^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

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

Для подтверждения наличия сульфата натрия в последней пробирке, можно провести качественную реакцию на сульфат-ион, добавив к новой пробе раствор соли бария, например, хлорид бария ($BaCl_2$). Выпадет белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

Реакция для сульфата натрия ($Na_2SO_4$):

Молекулярное уравнение: $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$

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

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

Ответ: Пробирка, в которой при добавлении щелочи выпадает осадок, содержит хлорид цинка. Оставшаяся пробирка, в которой при добавлении раствора соли бария выпадает белый осадок, содержит сульфат натрия.