Лабораторная работа №5, страница 56, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Определение анионов $Cl^-$, $Br^-$, $I^-$, $PO_4^{3-}$, $SO_4^{2-}$, $CO_3^{2-}$, $NO_3^-$, $SiO_3^{2-}$ в водных растворах

Реактивы: растворы азотной кислоты ($HNO_3$), хлорида калия, бромида калия, йодида калия, ортофосфата калия, нитрата серебра, сульфата натрия, хлорида бария, карбоната калия, соляной кислоты, известковой воды $Ca(OH)_2$, силиката натрия, кристаллы нитрата натрия, конц. $H_2SO_4$.

Химическая посуда и лабораторное оборудование: кусочек медной проволоки, пробирки и штативы для пробирок, газоотводная трубка.

Техника безопасности. Требуется соблюдение правил работы с растворами кислот, щелочей и нагревательными приборами.

Ход работы

Опыт 1. Определение анионов $Cl^-$, $Br^-$, $I^-$, $PO_4^{3-}$. В четыре пробирки налейте по 2–3 мл растворов хлорида калия, бромида калия, йодида калия, ортофосфата калия (можно солей натрия). В каждую из пробирок добавьте по несколько капель раствора нитрата серебра. Чтобы цвета были лучше заметны, приложите пробирки к белому листу бумаги. Что наблюдаете? Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций. Какой ион является групповым реагентом для обнаружения данных анионов?

Опыт 2. Определение анионов $SO_4^{2-}$. Налейте в пробирку 1–2 мл раствора сульфата натрия и добавьте в пробирку несколько капель раствора хлорида бария. Что наблюдаете? Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

Опыт 3. Определение анионов $CO_3^{2-}$. В пробирку с карбонатом натрия или калия прилейте несколько капель соляной или азотной кислоты. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки вставьте в раствор известковой воды $Ca(OH)_2$. Что наблюдаете? Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

Опыт 4. Определение анионов $NO_3^-$. Этот опыт необходимо проводить в вытяжном шкафу! В пробирку поместите немного нитрата натрия и кусочек медной проволоки. К содержимому в пробирке добавьте (осторожно!) несколько капель раствора концентрированной серной кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Опыт 5. Определение анионов $SiO_3^{2-}$. В пробирку налейте 1–2 мл силиката натрия и добавьте несколько капель соляной кислоты. Что наблюдаете? Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

Опыт 1. Определение анионов Cl⁻, Br⁻, I⁻, PO₄³⁻.

При добавлении раствора нитрата серебра к растворам солей, содержащих данные анионы, наблюдается образование осадков разного цвета:

1. В пробирке с хлоридом калия ($KCl$) выпадает белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$).

2. В пробирке с бромидом калия ($KBr$) выпадает бледно-желтый (кремовый) осадок бромида серебра ($AgBr$).

3. В пробирке с йодидом калия ($KI$) выпадает ярко-желтый осадок йодида серебра ($AgI$).

4. В пробирке с ортофосфатом калия ($K_3PO_4$) выпадает желтый мелкокристаллический осадок ортофосфата серебра ($Ag_3PO_4$).

Уравнения реакций:

Для хлорид-иона:

Молекулярное: $KCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + KNO_3$

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

Краткое ионное: $Ag^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl\downarrow$

Для бромид-иона:

Молекулярное: $KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + KNO_3$

Краткое ионное: $Ag^{+} + Br^{-} \rightarrow AgBr\downarrow$

Для йодид-иона:

Молекулярное: $KI + AgNO_3 \rightarrow AgI\downarrow + KNO_3$

Краткое ионное: $Ag^{+} + I^{-} \rightarrow AgI\downarrow$

Для фосфат-иона:

Молекулярное: $K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3KNO_3$

Краткое ионное: $3Ag^{+} + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow$

Групповым реагентом для обнаружения данных анионов является катион серебра $Ag^{+}$.

Ответ: При добавлении нитрата серебра образуются осадки: $AgCl$ (белый творожистый), $AgBr$ (бледно-желтый), $AgI$ (ярко-желтый), $Ag_3PO_4$ (желтый). Групповой реагент — ион $Ag^{+}$.

Опыт 2. Определение анионов SO₄²⁻.

При добавлении нескольких капель раствора хлорида бария к раствору сульфата натрия наблюдается выпадение белого мелкокристаллического осадка сульфата бария ($BaSO_4$), который нерастворим в кислотах.

Уравнения реакций:

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

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

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

Ответ: Наблюдается образование белого мелкокристаллического осадка $BaSO_4$.

Опыт 3. Определение анионов CO₃²⁻.

При добавлении соляной (или азотной) кислоты к раствору карбоната натрия наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха — углекислого газа ($CO_2$). Когда этот газ пропускают через известковую воду ($Ca(OH)_2$), раствор мутнеет, так как образуется белый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$).

Уравнения реакций:

1. Реакция карбоната с кислотой (на примере HCl):

Молекулярное: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2o + CO_2\uparrow$

Краткое ионное: $CO_3^{2-} + 2H^{+} \rightarrow H_2o + CO_2\uparrow$

2. Реакция углекислого газа с известковой водой:

Молекулярное: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

Краткое ионное: $CO_2 + Ca^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

Ответ: При действии кислоты на карбонат выделяется газ ($CO_2$), который вызывает помутнение известковой воды за счет образования осадка $CaCO_3$.

Опыт 4. Определение анионов NO₃⁻.

При добавлении к смеси нитрата натрия и меди концентрированной серной кислоты начинается реакция. Наблюдается растворение меди и выделение бурого газа с резким запахом — диоксида азота ($NO_2$). Раствор может приобрести голубоватый или зеленоватый оттенок из-за образования ионов меди($II$) $Cu^{2+}$.

В ходе реакции медь восстанавливает нитрат-ион в кислой среде до оксида азота($II$) ($NO$), который является бесцветным газом. Однако на воздухе он мгновенно окисляется до диоксида азота ($NO_2$) бурого цвета.

Уравнение реакции:

Основная реакция, протекающая в пробирке:

$Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Или, с учетом реагентов из задания:

$Cu + 2NaNO_3 + 2H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + Na_2SO_4 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение, показывающее суть процесса:

$Cu + 2NO_3^{-} + 4H^{+} \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: Наблюдается выделение бурого газа $NO_2$.

Опыт 5. Определение анионов SiO₃²⁻.

При добавлении нескольких капель соляной кислоты к раствору силиката натрия наблюдается образование бесцветного студенистого (гелеобразного) осадка кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$).

Уравнения реакций:

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

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

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

Ответ: Наблюдается образование студенистого осадка кремниевой кислоты $H_2SiO_3$.