Страница 119 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

Устранение временной жёсткости воды

1. Закройте пробирку пробкой со стеклянной газоотводной трубкой и проверьте прибор на герметичность.

2. В прибор для получения газа внесите два-три небольших кусочка мрамора и закрепите прибор в лапке штатива. В воронку налейте немного соляной кислоты, чтобы она покрывала кусочки мрамора. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

3. Газоотводную трубку прибора опустите в пробирку с прозрачной известковой водой. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

4. Продолжайте пропускать углекислый газ до получения прозрачного раствора. Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

5. К содержимому одной пробирки добавьте немного раствора мыла, закройте её пробкой и сильно встряхните. Что наблюдаете? Почему?

6. Вторую пробирку зажмите в пробиркодержателе и нагрейте на пламени спиртовки до кипения жидкости. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое явление.

7. К содержимому третьей пробирки добавьте раствор соды. Что наблюдаете?

♦ Оформите отчёт о проделанной работе в виде таблицы.

Что делали | Что наблюдали (рисунок) | Выводы и уравнения реакций

1. Закройте пробирку пробкой со стеклянной газоотводной трубкой и проверьте прибор на герметичность.

Чтобы проверить прибор на герметичность, газоотводную трубку опускают в стакан с водой, а через воронку начинают медленно добавлять небольшое количество воды. Если прибор герметичен, то из газоотводной трубки не будет выходить воздух, и уровень жидкости в воронке останется постоянным или изменится очень незначительно. Отсутствие пузырьков из газоотводной трубки при создании небольшого избыточного давления в системе свидетельствует о герметичности прибора, что необходимо для точного проведения эксперимента и предотвращения утечки газа.

Ответ: Прибор герметичен, что обеспечивает правильность хода эксперимента.

2. В прибор для получения газа внесите два-три небольших кусочка мрамора и закрепите прибор в лапке штатива. В воронку налейте немного соляной кислоты, чтобы она покрывала кусочки мрамора. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

При добавлении соляной кислоты к кусочкам мрамора наблюдается интенсивное выделение бесцветного газа. Этот газ - углекислый ($ \text{CO}_2 $).

Молекулярное уравнение реакции: $ \text{CaCO}_3\text{(тв.)} + 2\text{HCl(р-р)} \to \text{CaCl}_2\text{(р-р)} + \text{H}_2\text{O(ж)} + \text{CO}_2\text{(г)} $

Ионное уравнение реакции: $ \text{CaCO}_3\text{(тв.)} + 2\text{H}^+\text{(р-р)} \to \text{Ca}^{2+}\text{(р-р)} + \text{H}_2\text{O(ж)} + \text{CO}_2\text{(г)} $

Ответ: Наблюдается выделение газа $ \text{CO}_2 $. Уравнения реакции приведены выше.

3. Газоотводную трубку прибора опустите в пробирку с прозрачной известковой водой. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

При пропускании углекислого газа через известковую воду ($ \text{Ca(OH)}_2 $), известковая вода сначала мутнеет, образуя белый осадок.

Молекулярное уравнение реакции: $ \text{Ca(OH)}_2\text{(р-р)} + \text{CO}_2\text{(г)} \to \text{CaCO}_3\text{(тв.)} \downarrow + \text{H}_2\text{O(ж)} $

Ионное уравнение реакции: $ \text{Ca}^{2+}\text{(р-р)} + 2\text{OH}^-\text{(р-р)} + \text{CO}_2\text{(г)} \to \text{CaCO}_3\text{(тв.)} \downarrow + \text{H}_2\text{O(ж)} $

Ответ: Известковая вода мутнеет, образуется белый осадок карбоната кальция. Уравнения реакции приведены выше.

4. Продолжайте пропускать углекислый газ до получения прозрачного раствора. Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

При дальнейшем пропускании углекислого газа через помутневший раствор белый осадок постепенно растворяется, и раствор снова становится прозрачным.

Молекулярное уравнение реакции: $ \text{CaCO}_3\text{(тв.)} + \text{H}_2\text{O(ж)} + \text{CO}_2\text{(г)} \to \text{Ca(HCO}_3\text{)}_2\text{(р-р)} $

Ионное уравнение реакции: $ \text{CaCO}_3\text{(тв.)} + \text{H}_2\text{O(ж)} + \text{CO}_2\text{(г)} \to \text{Ca}^{2+}\text{(р-р)} + 2\text{HCO}_3^-\text{(р-р)} $

Ответ: Осадок растворяется, раствор становится прозрачным, образуя раствор гидрокарбоната кальция (временная жесткость воды). Уравнения реакции приведены выше.

5. К содержимому одной пробирки добавьте немного раствора мыла, закройте её пробкой и сильно встряхните. Что наблюдаете? Почему?

При добавлении мыла к полученной жесткой воде и интенсивном встряхивании наблюдается очень слабое пенообразование или полное его отсутствие, вместо пены образуется белый хлопьевидный осадок (так называемые мыльные "шлаки").

Это происходит потому, что ионы кальция ($ \text{Ca}^{2+} $), обусловливающие жесткость воды, реагируют с анионами жирных кислот, входящих в состав мыла. В результате образуются нерастворимые кальциевые соли жирных кислот, которые выпадают в осадок, не образуя устойчивой пены. Только после полного осаждения всех ионов жесткости мыло начинает пениться.

Пример реакции (для стеарата натрия как компонента мыла): $ 2\text{C}_{17}\text{H}_{35}\text{COONa(р-р)} + \text{Ca(HCO}_3\text{)}_2\text{(р-р)} \to \text{(C}_{17}\text{H}_{35}\text{COO)}_2\text{Ca(тв.)} \downarrow + 2\text{NaHCO}_3\text{(р-р)} $

Ответ: Мыло плохо пенится, образуется белый хлопьевидный осадок, так как ионы жесткости реагируют с мылом, образуя нерастворимые соли.

6. Вторую пробирку зажмите в пробиркодержателе и нагрейте на пламени спиртовки до кипения жидкости. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое явление.

При нагревании жесткой воды до кипения наблюдается образование белого осадка на дне пробирки и её стенках. Это явление объясняется тем, что при нагревании растворимый гидрокарбонат кальция, обусловливающий временную жесткость воды, разлагается. В результате реакции образуется нерастворимый карбонат кальция, вода и углекислый газ. Это один из способов устранения временной жесткости воды.

Молекулярное уравнение реакции: $ \text{Ca(HCO}_3\text{)}_2\text{(р-р)} \xrightarrow{t} \text{CaCO}_3\text{(тв.)} \downarrow + \text{H}_2\text{O(ж)} + \text{CO}_2\text{(г)} $

Ионное уравнение реакции: $ \text{Ca}^{2+}\text{(р-р)} + 2\text{HCO}_3^-\text{(р-р)} \xrightarrow{t} \text{CaCO}_3\text{(тв.)} \downarrow + \text{H}_2\text{O(ж)} + \text{CO}_2\text{(г)} $

Ответ: Образуется белый осадок карбоната кальция, что свидетельствует об устранении временной жесткости воды кипячением.

7. К содержимому третьей пробирки добавьте раствор соды. Что наблюдаете?

При добавлении раствора соды ($ \text{Na}_2\text{CO}_3 $) к жесткой воде наблюдается образование белого осадка.

Это происходит потому, что ионы кальция ($ \text{Ca}^{2+} $), присутствующие в жесткой воде, реагируют с карбонат-ионами ($ \text{CO}_3^{2-} $) из соды, образуя нерастворимый карбонат кальция ($ \text{CaCO}_3 $), который выпадает в осадок. Таким образом, ионы кальция удаляются из раствора, и жесткость воды устраняется.

Молекулярное уравнение реакции: $ \text{Ca(HCO}_3\text{)}_2\text{(р-р)} + \text{Na}_2\text{CO}_3\text{(р-р)} \to \text{CaCO}_3\text{(тв.)} \downarrow + 2\text{NaHCO}_3\text{(р-р)} $

Сокращенное ионное уравнение реакции: $ \text{Ca}^{2+}\text{(р-р)} + \text{CO}_3^{2-}\text{(р-р)} \to \text{CaCO}_3\text{(тв.)} \downarrow $

Ответ: Образуется белый осадок карбоната кальция, что указывает на устранение жесткости воды.

Отчет о проделанной работе представлен в таблице ниже: