Страница 40 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт 22

В три пробирки налейте по 2 мл раствора силиката натрия. Затем добавляйте по каплям: в первую пробирку соляную кислоту, во вторую — раствор серной кислоты, в третью — раствор азотной кислоты. Что наблюдаете? Запишите соответствующие уравнения реакций.

Решение

Во всех трех пробирках при добавлении сильных кислот к раствору силиката натрия будет наблюдаться образование белого, объёмного, студенистого (гелеобразного) осадка. Это происходит потому, что силикат натрия ($Na_2SiO_3$) является солью, образованной сильным основанием ($NaOH$) и очень слабой, нерастворимой в воде кремниевой кислотой ($H_2SiO_3$). Более сильные кислоты (соляная, серная, азотная) вытесняют слабую кремниевую кислоту из её соли, и она выпадает в осадок.

В первой пробирке (с соляной кислотой)

При добавлении соляной кислоты к раствору силиката натрия образуется осадок кремниевой кислоты и растворимая соль хлорид натрия.
Уравнение реакции:
$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

Ответ: наблюдается образование белого студенистого осадка кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$).

Во второй пробирке (с серной кислотой)

При добавлении серной кислоты к раствору силиката натрия образуется осадок кремниевой кислоты и растворимая соль сульфат натрия.
Уравнение реакции:
$Na_2SiO_3 + H_2SO_4 \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + Na_2SO_4$

Ответ: наблюдается образование белого студенистого осадка кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$).

В третьей пробирке (с азотной кислотой)

При добавлении азотной кислоты к раствору силиката натрия образуется осадок кремниевой кислоты и растворимая соль нитрат натрия.
Уравнение реакции:
$Na_2SiO_3 + 2HNO_3 \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaNO_3$

Ответ: наблюдается образование белого студенистого осадка кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$).

Лабораторный опыт 23

В пробирку прилейте 2 мл соляной кислоты и добавьте с помощью пипетки несколько капель раствора нитрата серебра. Что наблюдаете? Запишите соответствующее уравнение реакции.

При добавлении раствора нитрата серебра ($AgNO_3$) к соляной кислоте ($HCl$) происходит реакция ионного обмена. Эта реакция является качественной для обнаружения хлорид-ионов ($Cl^−$) в растворе.

Что наблюдаете?

При добавлении бесцветного раствора нитрата серебра к бесцветному раствору соляной кислоты наблюдается мгновенное образование густого белого осадка, по виду напоминающего творог. Этот осадок представляет собой хлорид серебра ($AgCl$), который нерастворим в воде и сильных кислотах (в данном случае, в образующейся азотной кислоте $HNO_3$).

Ответ: Наблюдается выпадение белого творожистого осадка.

Запишите соответствующее уравнение реакции.

Химическое взаимодействие между соляной кислотой и нитратом серебра описывается следующим молекулярным уравнением:

$HCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + HNO_3$

Процесс, происходящий в растворе, можно описать с помощью ионных уравнений.

Полное ионное уравнение (показывает все ионы, присутствующие в растворе до и после реакции):

$H^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgCl\downarrow + H^+ + NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение (показывает только те ионы, которые непосредственно участвуют в образовании осадка):

$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$

Ответ: $HCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + HNO_3$

Запишите три молекулярных уравнения, соответствующих этому ионному уравнению.

Так как в вопросе не указано конкретное ионное уравнение, для демонстрации решения возьмем в качестве примера сокращенное ионное уравнение реакции образования осадка сульфата бария:

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

Решение

Чтобы составить молекулярные уравнения, соответствующие данному ионному, необходимо подобрать исходные вещества (реагенты). Реагенты должны быть растворимыми в воде электролитами и при диссоциации давать ионы $Ba^{2+}$ и $SO_4^{2-}$. Вторым продуктом реакции, помимо осадка $BaSO_4$, будет вещество, образованное оставшимися ионами (ионами-наблюдателями). Это вещество также должно быть растворимым в воде (или это может быть вода).

1. В качестве источника ионов $Ba^{2+}$ возьмем растворимую соль хлорид бария ($BaCl_2$), а в качестве источника сульфат-ионов $SO_4^{2-}$ — растворимую соль сульфат натрия ($Na_2SO_4$). Оставшиеся ионы $Na^{+}$ и $Cl^{-}$ образуют растворимую соль хлорид натрия ($NaCl$).

Молекулярное уравнение реакции:

$$ BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl $$

Ответ: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$

2. В качестве источника ионов $Ba^{2+}$ можно использовать нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$), а в качестве источника ионов $SO_4^{2-}$ — серную кислоту ($H_2SO_4$). Ионы-наблюдатели $H^{+}$ и $NO_3^{-}$ образуют сильную растворимую азотную кислоту ($HNO_3$).

Молекулярное уравнение реакции:

$$ Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3 $$

Ответ: $Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$

3. В качестве источника ионов $Ba^{2+}$ возьмем гидроксид бария ($Ba(OH)_2$, растворимое основание), а в качестве источника ионов $SO_4^{2-}$ — сульфат калия ($K_2SO_4$). Ионы-наблюдатели $K^{+}$ и $OH^{-}$ образуют сильное растворимое основание (щелочь) гидроксид калия ($KOH$).

Молекулярное уравнение реакции:

$$ Ba(OH)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KOH $$

Ответ: $Ba(OH)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KOH$

Запишите молекулярные уравнения проделанных реакций, соответствующих приведённому выше ионному уравнению.

Поскольку в тексте задания отсутствует само ионное уравнение, для решения задачи предположим, что речь идёт о реакции получения нерастворимого сульфата бария. Это одна из классических реакций ионного обмена в курсе химии. Сокращённое ионное уравнение для этого процесса выглядит следующим образом:

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

Решение

Для составления молекулярных уравнений, соответствующих данному ионному, необходимо подобрать исходные вещества: одно должно быть растворимой солью бария (источник ионов $Ba^{2+}$), а другое — растворимой солью или кислотой, содержащей сульфат-ион $SO_4^{2-}$. Продуктами реакции будут нерастворимый сульфат бария ($BaSO_4$) и другое вещество, которое должно быть растворимым в воде (соль, кислота или основание), чтобы его ионы остались в растворе в качестве "наблюдателей" и не участвовали в сокращённом ионном уравнении.

Реакция 1: Взаимодействие хлорида бария и сульфата натрия

В качестве источника ионов $Ba^{2+}$ возьмём растворимую соль — хлорид бария ($BaCl_2$). В качестве источника ионов $SO_4^{2-}$ — растворимую соль сульфат натрия ($Na_2SO_4$). При их взаимодействии в растворе происходит реакция обмена, в результате которой образуется белый осадок сульфата бария и растворимая соль хлорид натрия.

Молекулярное уравнение:

$BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$

Полное ионное уравнение: $Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2Na^{+} + 2Cl^{-}$. После сокращения ионов-наблюдателей ($Na^{+}$ и $Cl^{-}$) получается исходное сокращённое ионное уравнение.

Ответ: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$.

Реакция 2: Взаимодействие нитрата бария и серной кислоты

Возьмём другую растворимую соль бария — нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$) и сильную серную кислоту ($H_2SO_4$) в качестве источника сульфат-ионов. В результате реакции также выпадает осадок сульфата бария и образуется сильная азотная кислота, которая остаётся в растворе в виде ионов.

Молекулярное уравнение:

$Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$

Полное ионное уравнение: $Ba^{2+} + 2NO_3^{-} + 2H^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H^{+} + 2NO_3^{-}$. Ионы-наблюдатели — $H^{+}$ и $NO_3^{-}$.

Ответ: $Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$.

Реакция 3: Взаимодействие гидроксида бария и сульфата меди(II)

В этом случае в качестве источника ионов $Ba^{2+}$ используется растворимое основание (щёлочь) — гидроксид бария ($Ba(OH)_2$), а в качестве источника $SO_4^{2-}$ — растворимая соль сульфат меди(II) ($CuSO_4$). Особенностью этой реакции является то, что в результате образуется два осадка: сульфат бария ($BaSO_4$) и гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$).

Молекулярное уравнение:

$Ba(OH)_2 + CuSO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + Cu(OH)_2 \downarrow$

Полное ионное уравнение для этой реакции ($Ba^{2+} + 2OH^{-} + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + Cu(OH)_2 \downarrow$) не содержит ионов-наблюдателей. Однако, если рассматривать образование сульфата бария как целевой процесс, то эта реакция также ему соответствует, так как ионы $Ba^{2+}$ и $SO_4^{2-}$ связываются в осадок.

Ответ: $Ba(OH)_2 + CuSO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + Cu(OH)_2 \downarrow$.