Практическая работа №2, страница 57, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Качественный анализ состава неорганического соединения

Реактивы: кристаллы сульфата железа (II), хлорида кальция, карбоната натрия, сульфата натрия, хлорида натрия.

Химическая посуда и лабораторное оборудование: пробирки и штативы для пробирок.

Ход работы

Опыт 1. Подтвердите качественный состав: а) сульфата железа (ІІ); б) хлорида кальция; в) карбоната натрия.

Предложите схему анализа, проведите эксперимент, напишите уравнения реакций.

Опыт 2. В трех пронумерованных пробирках находятся твердые вещества: хлорид, карбонат, сульфат натрия. Докажите опытным путем содержимое каждой пробирки. Напишите уравнения проведенных реакций.

Опыт 3. Осуществите следующие превращения:

а) $CuSO_4 \to Cu(OH)_2 \to CuCl_2 \to Cu(OH)_2 \to CuO$;

б) $NaOH \to Na_2SO_4 \to NaCl \to NaNO_3$.

Напишите молекулярные и ионные уравнения проведенных реакций.

Опыт 1. Подтвердите качественный состав: а) сульфата железа (II); б) хлорида кальция; в) карбоната натрия.

а) сульфата железа (II)

Для подтверждения качественного состава сульфата железа (II), $FeSO_4$, необходимо доказать наличие ионов железа (II) $Fe^{2+}$ и сульфат-ионов $SO_4^{2-}$.

Схема анализа:

1. Растворить кристаллы $FeSO_4$ в воде и разделить раствор на две пробирки.

2. В первую пробирку добавить реагент на ион $Fe^{2+}$ (например, раствор гидроксида натрия $NaOH$).

3. Во вторую пробирку добавить реагент на сульфат-ион $SO_4^{2-}$ (например, раствор хлорида бария $BaCl_2$).

Проведение эксперимента и уравнения реакций:

Обнаружение иона $Fe^{2+}$: К раствору сульфата железа (II) добавляем раствор гидроксида натрия. Наблюдается образование грязно-зеленого осадка гидроксида железа (II).

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

Обнаружение иона $SO_4^{2-}$: К раствору сульфата железа (II) добавляем раствор хлорида бария. Наблюдается образование белого мелкокристаллического осадка сульфата бария, нерастворимого в кислотах.

Молекулярное уравнение: $FeSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + FeCl_2$

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

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

Ответ: Качественный состав $FeSO_4$ подтверждается реакцией на ион $Fe^{2+}$ (образование зеленого осадка $Fe(OH)_2$ с щелочью) и на ион $SO_4^{2-}$ (образование белого осадка $BaSO_4$ с растворимой солью бария).

б) хлорида кальция

Для подтверждения качественного состава хлорида кальция, $CaCl_2$, необходимо доказать наличие ионов кальция $Ca^{2+}$ и хлорид-ионов $Cl^-$.

Схема анализа:

1. Растворить кристаллы $CaCl_2$ в воде и разделить раствор на две пробирки.

2. В первую пробирку добавить реагент на ион $Ca^{2+}$ (например, раствор карбоната натрия $Na_2CO_3$).

3. Во вторую пробирку добавить реагент на ион $Cl^-$ (раствор нитрата серебра $AgNO_3$).

Проведение эксперимента и уравнения реакций:

Обнаружение иона $Ca^{2+}$: К раствору хлорида кальция добавляем раствор карбоната натрия. Наблюдается образование белого осадка карбоната кальция.

Молекулярное уравнение: $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

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

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

Обнаружение иона $Cl^-$: К раствору хлорида кальция добавляем раствор нитрата серебра. Наблюдается образование белого творожистого осадка хлорида серебра.

Молекулярное уравнение: $CaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Ca(NO_3)_2$

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

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

Ответ: Качественный состав $CaCl_2$ подтверждается реакцией на ион $Ca^{2+}$ (образование белого осадка $CaCO_3$ с карбонатами) и на ион $Cl^-$ (образование белого творожистого осадка $AgCl$ с нитратом серебра).

в) карбоната натрия

Для подтверждения качественного состава карбоната натрия, $Na_2CO_3$, необходимо доказать наличие ионов натрия $Na^+$ и карбонат-ионов $CO_3^{2-}$.

Схема анализа:

1. Провести пламенный тест на ион $Na^+$ с кристаллами соли.

2. Растворить кристаллы $Na_2CO_3$ в воде и добавить реагент на $CO_3^{2-}$ (сильную кислоту, например, соляную $HCl$).

Проведение эксперимента и уравнения реакций:

Обнаружение иона $Na^+$: Пробу вещества на платиновой или нихромовой проволоке вносят в пламя горелки. Наблюдается окрашивание пламени в интенсивный желтый цвет, характерный для ионов натрия.

Обнаружение иона $CO_3^{2-}$: К раствору карбоната натрия добавляем соляную кислоту. Наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха (углекислого газа).

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

Полное ионное уравнение: $2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2o + CO_2 \uparrow$

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

Ответ: Качественный состав $Na_2CO_3$ подтверждается пламенным тестом на ион $Na^+$ (желтое окрашивание пламени) и реакцией на карбонат-ион $CO_3^{2-}$ (выделение газа $CO_2$ при действии кислоты).

Опыт 2. В трех пронумерованных пробирках находятся твердые вещества: хлорид, карбонат, сульфат натрия. Докажите опытным путем содержимое каждой пробирки. Напишите уравнения проведенных реакций.

Для определения содержимого пробирок с хлоридом натрия ($NaCl$), карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) и сульфатом натрия ($Na_2SO_4$) следует провести ряд качественных реакций.

План эксперимента:

1. Растворить образцы из каждой пробирки в воде в трех отдельных емкостях.

2. Для обнаружения карбонат-иона в каждую из трех емкостей прилить раствор сильной кислоты (например, $HCl$). В пробирке с $Na_2CO_3$ произойдет вскипание из-за выделения углекислого газа.

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

Ионное уравнение: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2o + CO_2 \uparrow$

3. В две оставшиеся пробирки (с $NaCl$ и $Na_2SO_4$) добавить раствор хлорида бария ($BaCl_2$). В пробирке с $Na_2SO_4$ выпадет белый осадок сульфата бария.

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

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

4. В последней оставшейся пробирке находится хлорид натрия. Для подтверждения можно добавить к раствору нитрат серебра ($AgNO_3$), что приведет к образованию белого творожистого осадка.

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

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

Ответ: Содержимое пробирок определяется последовательным действием реагентов: 1) кислота идентифицирует карбонат натрия по выделению газа; 2) раствор соли бария идентифицирует сульфат натрия по выпадению осадка; 3) оставшаяся пробирка содержит хлорид натрия, что можно подтвердить реакцией с нитратом серебра.

Опыт 3. Осуществите следующие превращения:

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

1. $CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2$: К раствору сульфата меди(II) добавить раствор щелочи (например, $NaOH$).

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

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

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

2. $Cu(OH)_2 \rightarrow CuCl_2$: К осадку гидроксида меди(II) добавить соляную кислоту до его растворения.

Молекулярное уравнение: $Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$

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

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

3. $CuCl_2 \rightarrow Cu(OH)_2$: К полученному раствору хлорида меди(II) вновь добавить раствор щелочи.

Молекулярное уравнение: $CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

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

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

4. $Cu(OH)_2 \rightarrow CuO$: Нагреть осадок гидроксида меди(II).

Молекулярное уравнение: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} Cuo \downarrow + H_2O$

(Для реакции термического разложения твердого вещества ионные уравнения обычно не записывают).

Ответ: Цепочка превращений осуществлена согласно приведенным выше уравнениям реакций.

б) $NaOH \rightarrow Na_2SO_4 \rightarrow NaCl \rightarrow NaNO_3$

1. $NaOH \rightarrow Na_2SO_4$: К раствору гидроксида натрия добавить серную кислоту.

Молекулярное уравнение: $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение: $2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

2. $Na_2SO_4 \rightarrow NaCl$: К раствору сульфата натрия добавить раствор хлорида бария, затем отфильтровать осадок.

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

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

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

3. $NaCl \rightarrow NaNO_3$: К полученному фильтрату (раствору $NaCl$) добавить раствор нитрата серебра, затем отфильтровать осадок.

Молекулярное уравнение: $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

Полное ионное уравнение: $Na^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgCl \downarrow + Na^+ + NO_3^-$

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

Ответ: Цепочка превращений осуществлена согласно приведенным выше уравнениям реакций.