Страница 100 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

Вариант 1

1. Идентификация веществ. Докажите опытным путём состав:

а) серной кислоты;

б) хлорида железа(III).

2. Гидролиз солей. 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. Последовательные превращения химических веществ. Осуществите на практике следующие превращения:

$\text{CuSO}_4 \to \text{Cu(OH)}_2 \to \text{CuO} \to \text{CuCl}_2 \to \text{Cu}$

1. Идентификация веществ. Докажите опытным путём состав:

а) серной кислоты;

Для идентификации серной кислоты ($H_2SO_4$) можно провести следующие опыты:

1. Использование индикаторов: при добавлении универсального индикатора или лакмусовой бумаги к раствору серной кислоты, индикатор изменит цвет на красный (или лакмус станет красным), что свидетельствует о кислой среде.

2. Качественная реакция на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$): к раствору серной кислоты добавить раствор соли бария, например, хлорида бария ($BaCl_2$). Наблюдается образование белого мелкокристаллического осадка сульфата бария, который не растворяется в сильных кислотах (например, в азотной кислоте).

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

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

Ответ: Белый осадок сульфата бария при добавлении хлорида бария и изменение цвета индикатора на красный.

б) хлорида железа(III).

Для идентификации хлорида железа(III) ($FeCl_3$) можно провести следующие опыты:

1. Идентификация катиона железа(III) ($Fe^{3+}$): к раствору хлорида железа(III) (который обычно имеет желто-коричневый цвет) добавить раствор щелочи (например, гидроксида натрия, $NaOH$). Наблюдается образование красно-бурого студенистого осадка гидроксида железа(III).

$FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Ионное уравнение: $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$

2. Качественная реакция на хлорид-ион ($Cl^-$): к раствору хлорида железа(III) добавить раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). Наблюдается образование белого творожистого осадка хлорида серебра, который не растворяется в азотной кислоте, но растворяется в растворе аммиака.

$FeCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3AgCl \downarrow$

Ионное уравнение: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

Ответ: Образование красно-бурого осадка гидроксида железа(III) при добавлении щелочи и белого творожистого осадка хлорида серебра при добавлении нитрата серебра.

2. Гидролиз солей. 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.

хлорида калия

Хлорид калия ($KCl$) является солью, образованной сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Ионы $K^+$ и $Cl^-$ не взаимодействуют с водой, то есть не подвергаются гидролизу. Следовательно, раствор хлорида калия будет иметь нейтральную среду (pH $\approx 7$). При испытании индикаторной бумагой или универсальным индикатором цвет не изменится (например, лакмус останется фиолетовым, метилоранж оранжевым, фенолфталеин бесцветным).

Молекулярное уравнение гидролиза: Гидролиз не происходит.

Ионное уравнение гидролиза: Гидролиз не происходит.

Ответ: Раствор хлорида калия имеет нейтральную среду (pH $\approx 7$), гидролиз не происходит.

карбоната калия

Карбонат калия ($K_2CO_3$) является солью, образованной сильным основанием ($KOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$). Гидролиз происходит по аниону ($CO_3^{2-}$). В результате гидролиза образуются гидроксид-ионы ($OH^-$), что приводит к щелочной среде раствора (pH $> 7$). При испытании индикаторной бумагой или универсальным индикатором наблюдается изменение цвета, характерное для щелочной среды (например, лакмус станет синим, фенолфталеин малиновым, метилоранж желтым).

Молекулярное уравнение гидролиза (по первой ступени): $K_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons KHCO_3 + KOH$

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

Ответ: Раствор карбоната калия имеет щелочную среду (pH $> 7$), гидролиз происходит по аниону ($CO_3^{2-}$).

хлорида цинка

Хлорид цинка ($ZnCl_2$) является солью, образованной слабым основанием ($Zn(OH)_2$) и сильной кислотой ($HCl$). Гидролиз происходит по катиону ($Zn^{2+}$). В результате гидролиза образуются ионы водорода ($H^+$), что приводит к кислой среде раствора (pH $< 7$). При испытании индикаторной бумагой или универсальным индикатором наблюдается изменение цвета, характерное для кислой среды (например, лакмус станет красным, метилоранж красным, фенолфталеин останется бесцветным).

Молекулярное уравнение гидролиза (по первой ступени): $ZnCl_2 + H_2O \rightleftharpoons Zn(OH)Cl + HCl$

Ионное уравнение гидролиза (сокращенное): $Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons Zn(OH)^+ + H^+$

Ответ: Раствор хлорида цинка имеет кислую среду (pH $< 7$), гидролиз происходит по катиону ($Zn^{2+}$).

3. Последовательные превращения химических веществ. Осуществите на практике следующие превращения:

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

1. Получение гидроксида меди(II) из сульфата меди(II):

К водному раствору сульфата меди(II) ($CuSO_4$, медный купорос) приливают раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$), до выпадения голубого осадка гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$).

$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

2. Получение оксида меди(II) из гидроксида меди(II):

Полученный голубой осадок гидроксида меди(II) отфильтровывают и осторожно нагревают. При нагревании он разлагается, превращаясь в черный оксид меди(II) ($CuO$) и воду.

$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

3. Получение хлорида меди(II) из оксида меди(II):

К черному оксиду меди(II) ($CuO$) добавляют соляную кислоту ($HCl$). При нагревании (если реакция не идет активно при комнатной температуре) происходит растворение оксида с образованием раствора хлорида меди(II) ($CuCl_2$), имеющего характерный сине-зеленый цвет.

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

4. Получение меди из хлорида меди(II):

В полученный раствор хлорида меди(II) помещают более активный металл, например, железную пластинку или цинковую гранулу. Происходит реакция замещения, в результате которой на поверхности активного металла выделяется чистая медь в виде красного налета.

$CuCl_2 + Fe \rightarrow FeCl_2 + Cu \downarrow$

Ответ: Последовательность химических реакций, позволяющая осуществить данные превращения, описана выше с соответствующими уравнениями.

Вариант 2

1. Идентификация вещества. Докажите опытным путём состав:

а) гидроксида кальция;

б) сульфата аммония.

2. Гидролиз солей. Испытайте растворы нитрата натрия, карбоната натрия и нитрата цинка растворной бумагой и объясните результаты испытаний. Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза.

3. Последовательные превращения химических веществ. Экспериментально осуществите следующие превращения:

$ \text{Fe} \to \text{FeSO}_4 \to \text{Fe(OH)}_2 \to \text{FeCl}_2 \to \text{Fe(NO}_3)_2 $

Оформите отчёт о проведённой работе в виде таблицы. Укажите условия проведения реакций. Запишите уравнения реакций с участием электролитов в молекулярной и ионной форме. Реакции с участием простых веществ рассмотрите как окислительно-восстановительные.

Что делали

Что наблюдали (рисунок)

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме

Задание 1

Продолжение

Что делали

Что наблюдали (рисунок)

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме

Задание 2

Продолжение

Что делали

Что наблюдали (рисунок)

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме

Задание 3

1. Идентификация веществ.

а) гидроксида кальция

Что делали: Приготовить водный раствор исследуемого вещества. Разделить раствор на две части. В одну часть добавить несколько капель фенолфталеина или опустить универсальную индикаторную бумажку. Во вторую часть добавить несколько капель раствора карбоната натрия ($Na_2CO_3$).

Что наблюдали: В первой пробирке фенолфталеин окрасился в малиновый цвет (или универсальная индикаторная бумажка показала щелочную среду). Во второй пробирке образовался белый студенистый осадок.

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме:

Фенолфталеин указывает на присутствие гидроксид-ионов ($OH^-$), что характерно для сильного основания, такого как гидроксид кальция. $Ca(OH)_2(р-р) \rightleftharpoons Ca^{2+}(р-р) + 2OH^-(р-р)$

Реакция с карбонатом натрия подтверждает наличие ионов кальция ($Ca^{2+}$), образующих нерастворимый карбонат кальция.

Молекулярное уравнение: $Ca(OH)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaOH$

Ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2OH^- + 2Na^+ + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2Na^+ + 2OH^-$

Сокращенное ионное уравнение: $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

б) сульфата аммония

Что делали: Приготовить водный раствор исследуемого вещества. Разделить раствор на две части. В одну часть добавить раствор гидроксида натрия ($NaOH$) и нагреть. Во вторую часть добавить раствор хлорида бария ($BaCl_2$).

Что наблюдали: При нагревании первой пробирки почувствовался резкий запах аммиака. При поднесении влажной красной лакмусовой бумажки к отверстию пробирки, она посинела. Во второй пробирке образовался белый мелкокристаллический осадок, нерастворимый в кислотах.

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме:

Выделение аммиака при нагревании с щелочью свидетельствует о присутствии ионов аммония ($NH_4^+$).

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

Ионное уравнение: $2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \xrightarrow{t} 2NH_3 \uparrow + 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $NH_4^+ + OH^- \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + H_2O$

Образование белого осадка с хлоридом бария, нерастворимого в кислотах, указывает на присутствие сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$).

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

Ионное уравнение: $2NH_4^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NH_4^+ + 2Cl^-$

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

2. Гидролиз солей.

Что делали: Приготовить водные растворы нитрата натрия ($NaNO_3$), карбоната натрия ($Na_2CO_3$) и нитрата цинка ($Zn(NO_3)_2$). В каждую пробирку с раствором опустить универсальную индикаторную бумагу (или добавить соответствующий индикатор).

Что наблюдали: Раствор нитрата натрия ($NaNO_3$): индикаторная бумага не изменила цвет (pH $\approx 7$). Раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$): индикаторная бумага окрасилась в синий/зеленый цвет (pH $> 7$, щелочная среда). Раствор нитрата цинка ($Zn(NO_3)_2$): индикаторная бумага окрасилась в красный/оранжевый цвет (pH $< 7$, кислая среда).

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме:

1) Нитрат натрия ($NaNO_3$):
Соль образована сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HNO_3$). Гидролиз не происходит, так как ни катион, ни анион не взаимодействуют с водой. Среда нейтральная.

Молекулярное уравнение: $NaNO_3 + H_2O \not\leftrightarrow$ (гидролиз не идет)

Ионное уравнение: $Na^+(р-р) + NO_3^-(р-р) + H_2O \not\leftrightarrow$

2) Карбонат натрия ($Na_2CO_3$):
Соль образована сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$). Гидролиз протекает по аниону ($CO_3^{2-}$), вызывая образование гидроксид-ионов ($OH^-$), что приводит к щелочной среде.

Молекулярное уравнение (первая ступень): $Na_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHCO_3 + NaOH$

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

Молекулярное уравнение (вторая ступень, незначительная): $NaHCO_3 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 + NaOH$

Ионное уравнение (вторая ступень): $HCO_3^- + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 + OH^-$

3) Нитрат цинка ($Zn(NO_3)_2$):
Соль образована слабым основанием ($Zn(OH)_2$) и сильной кислотой ($HNO_3$). Гидролиз протекает по катиону ($Zn^{2+}$), вызывая образование ионов водорода ($H^+$), что приводит к кислой среде.

Молекулярное уравнение (первая ступень): $Zn(NO_3)_2 + H_2O \rightleftharpoons ZnOHNO_3 + HNO_3$

Ионное уравнение (первая ступень): $Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^+ + H^+$

Молекулярное уравнение (вторая ступень, незначительная): $ZnOHNO_3 + H_2O \rightleftharpoons Zn(OH)_2 \downarrow + HNO_3$

Ионное уравнение (вторая ступень): $ZnOH^+ + H_2O \rightleftharpoons Zn(OH)_2 \downarrow + H^+$

3. Последовательные превращения химических веществ.

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

1) $Fe \rightarrow FeSO_4$

Что делали: В пробирку с железными опилками или гранулами прилили раствор серной кислоты ($H_2SO_4$) концентрацией 1:2.

Условия проведения реакции: Реакция протекает при комнатной температуре.

Что наблюдали: На поверхности железа образовались пузырьки газа (водорода), железо постепенно растворяется, раствор приобретает бледно-зеленый цвет.

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме:

Молекулярное уравнение: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $Fe + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + H_2 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение: $Fe + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2 \uparrow$

Эта реакция является окислительно-восстановительной, так как происходит изменение степеней окисления элементов:
Восстановитель: $Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$ (окисление)
Окислитель: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (восстановление)

2) $FeSO_4 \rightarrow Fe(OH)_2$

Что делали: К полученному раствору сульфата железа(II) прилили раствор гидроксида натрия ($NaOH$).

Условия проведения реакции: Реакция протекает при комнатной температуре. Для получения чистого гидроксида железа(II) желательно исключить доступ кислорода воздуха.

Что наблюдали: Образовался белый студенистый осадок, который на воздухе быстро темнеет, приобретая зеленоватый, а затем бурый цвет (из-за окисления кислородом воздуха до $Fe(OH)_3$).

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме:

Молекулярное уравнение: $FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное уравнение: $Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

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

3) $Fe(OH)_2 \rightarrow FeCl_2$

Что делали: К полученному осадку гидроксида железа(II) прилили избыток разбавленной соляной кислоты ($HCl$).

Условия проведения реакции: Реакция протекает при комнатной температуре.

Что наблюдали: Белый осадок гидроксида железа(II) растворился, образовав прозрачный бледно-зеленый раствор.

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме:

Молекулярное уравнение: $Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение: $Fe(OH)_2 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Fe^{2+} + 2Cl^- + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $Fe(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O$

4) $FeCl_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2$

Что делали: К раствору хлорида железа(II) ($FeCl_2$) прилили раствор нитрата серебра ($AgNO_3$) до полного осаждения хлорид-ионов. Полученный осадок отфильтровали.

Условия проведения реакции: Реакция протекает при комнатной температуре.

Что наблюдали: Образовался белый творожистый осадок, который постепенно темнеет на свету. Фильтрат представляет собой бледно-зеленый раствор нитрата железа(II).

Выводы и уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме:

Молекулярное уравнение: $FeCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2AgCl \downarrow$

Полное ионное уравнение: $Fe^{2+} + 2Cl^- + 2Ag^+ + 2NO_3^- \rightarrow Fe^{2+} + 2NO_3^- + 2AgCl \downarrow$

Сокращенное ионное уравнение: $2Cl^- + 2Ag^+ \rightarrow 2AgCl \downarrow$