Практическая работа №1, страница 52 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Практическая работа 1

РЕШЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ»

Вариант 1

1. Докажите опытным путём состав:

а) серной кислоты;

б) хлорида железа(III).

2. Испытайте растворы хлорида калия, карбоната калия и хлорида цинка раствором индикатора или индикаторной бумагой и объясните результаты испытаний. Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза.

3. Практически осуществите следующие превращения:

$CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \rightarrow CuO \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu$

Оформите отчёт о наблюдениях и условиях проведения реакций. Запишите уравнения реакций с участием электролитов в молекулярной и ионной формах. Реакции с участием простых веществ рассмотрите как окислительно-восстановительные.

Вариант 2

1. Докажите опытным путём состав:

а) гидроксида кальция;

б) сульфата аммония.

2. Испытайте растворы нитрата натрия, карбоната натрия и нитрата цинка раствором индикатора или индикаторной бумагой и объясните результаты испытаний. Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза.

3. Практически осуществите следующие превращения:

$Fe \rightarrow FeSO_4 \rightarrow Fe(OH)_2 \rightarrow FeCl_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2$

Оформите отчёт о наблюдениях и условиях проведения реакций. Запишите их уравнения для реакций с участием электролитов в молекулярной и ионной формах. Реакции с участием простых веществ рассмотрите как окислительно-восстановительные.

1. Докажите опытным путём состав:

а) серной кислоты;

Состав серной кислоты ($H_2SO_4$) доказывается проведением качественных реакций на ионы водорода ($H^+$) и сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), из которых она состоит.

1. Обнаружение ионов водорода ($H^+$). В пробирку с раствором серной кислоты добавляем несколько капель индикатора лакмуса или опускаем универсальную индикаторную бумагу.

Наблюдение:Лакмус приобретает красную окраску, что свидетельствует о кислой среде, создаваемой ионами водорода.

2. Обнаружение сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$). В другую пробирку с раствором серной кислоты добавляем раствор хлорида бария ($BaCl_2$).

Наблюдение:Выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), который не растворяется при добавлении кислот.

Уравнения реакции:

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

Ответ:Наличие в растворе ионов $H^+$ (доказано с помощью индикатора) и ионов $SO_4^{2-}$ (доказано реакцией с ионами $Ba^{2+}$) подтверждает, что исследуемое вещество является серной кислотой.

б) хлорида железа(III).

Состав хлорида железа(III) ($FeCl_3$) доказывается проведением качественных реакций на ионы железа(III) ($Fe^{3+}$) и хлорид-ионы ($Cl^-$).

1. Обнаружение ионов железа(III) ($Fe^{3+}$). В пробирку с раствором хлорида железа(III) добавляем раствор гидроксида натрия ($NaOH$).

Наблюдение:Образуется объёмный студенистый осадок бурого цвета – гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$).

Уравнения реакции:

• Молекулярное: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$
• Полное ионное: $Fe^{3+} + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-$
• Сокращенное ионное: $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$

В качестве альтернативного реактива можно использовать тиоцианат калия ($KSCN$), который дает с ионами $Fe^{3+}$ характерное кроваво-красное окрашивание.

2. Обнаружение хлорид-ионов ($Cl^-$). В другую пробирку с раствором хлорида железа(III) добавляем раствор нитрата серебра ($AgNO_3$).

Наблюдение:Выпадает белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$), нерастворимый в азотной кислоте.

Уравнения реакции:

• Молекулярное: $FeCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow 3AgCl \downarrow + Fe(NO_3)_3$
• Полное ионное: $Fe^{3+} + 3Cl^- + 3Ag^+ + 3NO_3^- \rightarrow 3AgCl \downarrow + Fe^{3+} + 3NO_3^-$
• Сокращенное ионное: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

Ответ:Наличие в растворе ионов $Fe^{3+}$ (доказано реакцией со щёлочью) и ионов $Cl^-$ (доказано реакцией с ионами $Ag^+$) подтверждает, что исследуемое вещество является хлоридом железа(III).

2. Испытайте растворы хлорида калия, карбоната калия и хлорида цинка раствором индикатора или индикаторной бумагой и объясните результаты испытаний. Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза.

При испытании растворов солей индикатором наблюдается следующая картина:

• Хлорид калия ($KCl$): среда нейтральная (pH ≈ 7), окраска индикатора не изменяется. Соль образована сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HCl$), поэтому гидролизу не подвергается.

• Карбонат калия ($K_2CO_3$): среда щелочная (pH > 7), лакмус синеет, фенолфталеин становится малиновым. Соль образована сильным основанием ($KOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$), поэтому гидролизуется по аниону:

  Молекулярное уравнение: $K_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons KHCO_3 + KOH$

  Ионное уравнение: $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

  Накопление гидроксид-ионов ($OH^-$) обусловливает щелочную среду раствора.

• Хлорид цинка ($ZnCl_2$): среда кислая (pH < 7), лакмус розовеет. Соль образована слабым основанием ($Zn(OH)_2$) и сильной кислотой ($HCl$), поэтому гидролизуется по катиону:

  Молекулярное уравнение: $ZnCl_2 + H_2O \rightleftharpoons Zn(OH)Cl + HCl$

  Ионное уравнение: $Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^+ + H^+$

  Накопление ионов водорода ($H^+$) обусловливает кислую среду раствора.

Ответ:Среда раствора $KCl$ нейтральная, так как соль не гидролизуется. Среда раствора $K_2CO_3$ щелочная из-за гидролиза по аниону. Среда раствора $ZnCl_2$ кислая из-за гидролиза по катиону.

3. Практически осуществите следующие превращения: $CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \rightarrow CuO \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu$.

1. $CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2$
Условия и наблюдения:К раствору сульфата меди(II) голубого цвета приливаем раствор щёлочи (например, $NaOH$). Выпадает голубой студенистый осадок гидроксида меди(II).
Уравнения:
Молекулярное: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

2. $Cu(OH)_2 \rightarrow CuO$
Условия и наблюдения:Пробирку с полученным осадком $Cu(OH)_2$ осторожно нагреваем. Голубой осадок чернеет в результате разложения и образования оксида меди(II).
Уравнение:
Молекулярное: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

3. $CuO \rightarrow CuCl_2$
Условия и наблюдения:К полученному чёрному осадку $CuO$ приливаем соляную кислоту ($HCl$). Осадок растворяется, образуя раствор зелёного цвета - хлорид меди(II).
Уравнения:
Молекулярное: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$
Сокращенное ионное: $CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

4. $CuCl_2 \rightarrow Cu$
Условия и наблюдения:В раствор хлорида меди(II) опускаем гранулу цинка ($Zn$). На поверхности цинка появляется красно-коричневый налёт металлической меди, а зелёная окраска раствора постепенно исчезает.
Уравнения (окислительно-восстановительная реакция):
Молекулярное: $CuCl_2 + Zn \rightarrow ZnCl_2 + Cu \downarrow$
Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + Zn^0 \rightarrow Zn^{2+} + Cu^0$
Процессы:
$Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$ (восстановление, $Cu^{2+}$ - окислитель)
$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$ (окисление, $Zn$ - восстановитель)

Ответ:Цепочка превращений успешно осуществлена путем последовательного проведения реакций ионного обмена ($CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2$, $CuO \rightarrow CuCl_2$), термического разложения ($Cu(OH)_2 \rightarrow CuO$) и окислительно-восстановительной реакции замещения ($CuCl_2 \rightarrow Cu$).