Практическая работа 2, страница 41 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 2. Химические реакции в водных растворах. Параграф 11. Практическая работа 2. Решение экспериментальных задач по теме "Свойства кислот, оснований и солей как электролитов" - страница 41.

Условие.

● Вспомните правила техники безопасности при работе в химическом кабинете.

● Составьте план работы.

● Определите перечень необходимых реактивов и оборудования.

Для решения задачи берите не всё вещество, а порцию (пробу) — примерно 1 см³.

Чтобы не перепутать пробы, ставьте пробирки с растворами одну за другой в штатив для пробирок и нумеруйте с помощью специального карандаша.

Задание 1

Вариант 1. Налейте в пробирку 1–2 мл разбавленной 1:4 серной кислоты и опустите в неё кусочек цинка. Составьте уравнение реакции в молекулярном, ионном и сокращённом ионном виде, покажите переход электронов и объясните, что в этой реакции является окислителем.

Вариант 2. Налейте в пробирку 1–2 мл соляной кислоты и опустите в неё несколько стружек магния. Составьте уравнение реакции в молекулярном, ионном и сокращённом ионном виде, покажите переход электронов и объясните, что в этой реакции является окислителем.

Задание 2

Вариант 1. В трёх пробирках дан раствор хлорида магния. В первую пробирку прилейте раствор гидроксида натрия, во вторую — карбоната натрия, в третью — нитрата цинка. Составьте уравнения реакций, идущих до конца, в молекулярном, ионном и сокращённом ионном виде.

Вариант 2. В трёх пробирках дан раствор хлорида магния. В первую пробирку прилейте раствор фосфата калия, во вторую — сульфида натрия, в третью — нитрата калия. Составьте уравнения реакций, идущих до конца, в молекулярном, ионном и сокращённом ионном виде.

Задание 3

Вариант 1. Даны растворы: а) карбоната калия и соляной кислоты; б) сульфида натрия и серной кислоты; в) хлорида цинка и азотной кислоты. Слейте попарно эти растворы, осторожно понюхайте и определите, в каких случаях реакции идут до конца и почему. Составьте уравнения соответствующих реакций в молекулярном, ионном и сокращённом ионном виде.

Вариант 2. Даны растворы: а) сульфита натрия и соляной кислоты; б) сульфата меди(II) и азотной кислоты; в) карбоната натрия и серной кислоты. Слейте попарно эти растворы, осторожно понюхайте и определите, в каких случаях реакции идут до конца и почему. Составьте уравнения соответствующих реакций в молекулярном, ионном и сокращённом ионном виде.

Задание 4

Вариант 1. Осуществите реакции, соответствующие сокращённым ионным уравнениям:

а) $Ca^{2+} + CO_3^{2-} = CaCO_3\downarrow$

б) $SO_3^{2-} + 2H^+ = SO_2\uparrow + H_2O$

в) $OH^- + H^+ = H_2O$

Вариант 2. Осуществите реакции, соответствующие сокращённым ионным уравнениям:

а) $Fe^{3+} + 3OH^- = Fe(OH)_3\downarrow$

б) $CO_3^{2-} + 2H^+ = CO_2\uparrow + H_2O$

в) $Ag^+ + Cl^- = AgCl\downarrow$

Задание 5

Вариант 1. Пользуясь растворами, находящимися на столе, получите: а) гидроксид железа(III); б) сульфид меди(II). Составьте молекулярные, ионные и сокращённые ионные уравнения соответствующих реакций.

Вариант 2. Пользуясь растворами, находящимися на столе, получите: а) оксид серы(IV); б) карбонат кальция. Составьте молекулярные, ионные и сокращённые ионные уравнения соответствующих реакций.

Отчёт о работе выполните в произвольной форме.

Решение.

Решение 2.

Задание 1

Вариант 1

Решение

При взаимодействии цинка с разбавленной серной кислотой образуется сульфат цинка и выделяется водород. Уравнения реакции:

Молекулярное: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Полное ионное: $Zn^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Zn^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0 \uparrow$

Сокращенное ионное: $Zn^0 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Это окислительно-восстановительная реакция. Схемы перехода электронов:

Восстановитель (отдает электроны): $Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$

Окислитель (принимает электроны): $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Окислителем в данной реакции являются ионы водорода $H^+$, так как они принимают электроны, понижая свою степень окисления от +1 до 0.

Ответ:

Уравнения реакции: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$ (молекулярное); $Zn^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Zn^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0 \uparrow$ (полное ионное); $Zn^0 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2^0 \uparrow$ (сокращенное ионное).

Окислитель: ионы водорода $H^+$.

Вариант 2

Решение

При взаимодействии магния с соляной кислотой образуется хлорид магния и выделяется водород. Уравнения реакции:

Молекулярное: $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$

Полное ионное: $Mg^0 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Mg^{2+} + 2Cl^- + H_2^0 \uparrow$

Сокращенное ионное: $Mg^0 + 2H^+ \rightarrow Mg^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Это окислительно-восстановительная реакция. Схемы перехода электронов:

Восстановитель: $Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{2+}$

Окислитель: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Окислителем в данной реакции являются ионы водорода $H^+$, так как они принимают электроны от атомов магния.

Ответ:

Уравнения реакции: $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$ (молекулярное); $Mg^0 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Mg^{2+} + 2Cl^- + H_2^0 \uparrow$ (полное ионное); $Mg^0 + 2H^+ \rightarrow Mg^{2+} + H_2^0 \uparrow$ (сокращенное ионное).

Окислитель: ионы водорода $H^+$.

Задание 2

Вариант 1

Решение

1. Взаимодействие хлорида магния с гидроксидом натрия. Реакция идет до конца, так как образуется нерастворимый осадок гидроксида магния $Mg(OH)_2$.

Молекулярное: $MgCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

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

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

2. Взаимодействие хлорида магния с карбонатом натрия. Реакция идет до конца, так как образуется нерастворимый осадок карбоната магния $MgCO_3$.

Молекулярное: $MgCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow MgCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Полное ионное: $Mg^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + CO_3^{2-} \rightarrow MgCO_3 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное: $Mg^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow MgCO_3 \downarrow$

3. Взаимодействие хлорида магния с нитратом цинка. Реакция не идет, так как все возможные продукты ($Mg(NO_3)_2$ и $ZnCl_2$) растворимы в воде, и не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.

Ответ:

Реакция с $NaOH$: $Mg^{2+} + 2OH^- \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow$.

Реакция с $Na_2CO_3$: $Mg^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow MgCO_3 \downarrow$.

Вариант 2

Решение

1. Взаимодействие хлорида магния с фосфатом калия. Реакция идет до конца, так как образуется нерастворимый осадок фосфата магния $Mg_3(PO_4)_2$.

Молекулярное: $3MgCl_2 + 2K_3PO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + 6KCl$

Полное ионное: $3Mg^{2+} + 6Cl^- + 6K^+ + 2PO_4^{3-} \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + 6K^+ + 6Cl^-$

Сокращенное ионное: $3Mg^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow$

2. Взаимодействие хлорида магния с сульфидом натрия. Реакция идет, так как сульфид магния $MgS$ нерастворим в воде и выпадает в осадок (или гидролизуется, что также смещает равновесие вправо).

Молекулярное: $MgCl_2 + Na_2S \rightarrow MgS \downarrow + 2NaCl$

Полное ионное: $Mg^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + S^{2-} \rightarrow MgS \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное: $Mg^{2+} + S^{2-} \rightarrow MgS \downarrow$

3. Взаимодействие хлорида магния с нитратом калия. Реакция не идет, так как все возможные продукты ($Mg(NO_3)_2$ и $KCl$) растворимы в воде.

Ответ:

Реакция с $K_3PO_4$: $3Mg^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow$.

Реакция с $Na_2S$: $Mg^{2+} + S^{2-} \rightarrow MgS \downarrow$.

Задание 3

Вариант 1

Решение

а) Карбонат калия и соляная кислота. Реакция идет до конца, потому что образуется слабая и неустойчивая угольная кислота, которая разлагается на углекислый газ ($CO_2$) и воду. Признак реакции - выделение газа.

Молекулярное: $K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

Полное ионное: $2K^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

б) Сульфид натрия и серная кислота. Реакция идет до конца, потому что выделяется слабый электролит в виде газа - сероводород ($H_2S$). Признак реакции - выделение газа с запахом тухлых яиц.

Молекулярное: $Na_2S + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2S \uparrow$

Полное ионное: $2Na^+ + S^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2S \uparrow$

Сокращенное ионное: $S^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S \uparrow$

в) Хлорид цинка и азотная кислота. Реакция не идет, так как оба исходных вещества являются солью и кислотой, образованными сильными электролитами, и в продуктах не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.

Ответ:

а) Реакция идет: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$. Причина: образование газа.

б) Реакция идет: $S^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S \uparrow$. Причина: образование газа.

в) Реакция не идет.

Вариант 2

Решение

а) Сульфит натрия и соляная кислота. Реакция идет до конца, потому что образуется слабая и неустойчивая сернистая кислота, которая разлагается на оксид серы(IV) ($SO_2$) и воду. Признак реакции - выделение газа с резким запахом.

Молекулярное: $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + SO_2 \uparrow$

Полное ионное: $2Na^+ + SO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2O + SO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное: $SO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + SO_2 \uparrow$

б) Сульфат меди(II) и азотная кислота. Реакция не идет, так как оба исходных вещества являются сильными электролитами (соль сильной кислоты и сильная кислота), и в продуктах не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.

в) Карбонат натрия и серная кислота. Реакция идет до конца, потому что образуется слабая угольная кислота, разлагающаяся на углекислый газ ($CO_2$) и воду. Признак реакции - выделение газа.

Молекулярное: $Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Полное ионное: $2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ:

а) Реакция идет: $SO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + SO_2 \uparrow$. Причина: образование газа.

б) Реакция не идет.

в) Реакция идет: $CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$. Причина: образование газа.

Задание 4

Вариант 1

Решение

Для осуществления реакций, соответствующих данным ионным уравнениям, необходимо подобрать реагенты, которые при диссоциации в растворе дадут требуемые ионы.

а) $Ca^{2+} + CO_3^{2-} = CaCO_3 \downarrow$. Нужны растворимая соль кальция (например, хлорид кальция $CaCl_2$) и растворимый карбонат (например, карбонат натрия $Na_2CO_3$).

б) $SO_3^{2-} + 2H^+ = SO_2 \uparrow + H_2O$. Нужны растворимый сульфит (например, сульфит калия $K_2SO_3$) и сильная кислота (например, соляная кислота $HCl$).

в) $OH^- + H^+ = H_2O$. Нужны сильное основание (щелочь, например, гидроксид натрия $NaOH$) и сильная кислота (например, азотная кислота $HNO_3$).

Ответ:

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

б) Молекулярное уравнение: $K_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + SO_2 \uparrow + H_2O$.

в) Молекулярное уравнение: $NaOH + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + H_2O$.

Вариант 2

Решение

Для осуществления реакций, соответствующих данным ионным уравнениям, необходимо подобрать реагенты.

а) $Fe^{3+} + 3OH^- = Fe(OH)_3 \downarrow$. Нужны растворимая соль железа(III) (например, хлорид железа(III) $FeCl_3$) и щелочь (например, гидроксид калия $KOH$).

б) $CO_3^{2-} + 2H^+ = CO_2 \uparrow + H_2O$. Нужны растворимый карбонат (например, карбонат натрия $Na_2CO_3$) и сильная кислота (например, серная кислота $H_2SO_4$).

в) $Ag^+ + Cl^- = AgCl \downarrow$. Нужны растворимая соль серебра (например, нитрат серебра $AgNO_3$) и растворимый хлорид (например, хлорид натрия $NaCl$).

Ответ:

а) Молекулярное уравнение: $FeCl_3 + 3KOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3KCl$.

б) Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + CO_2 \uparrow + H_2O$.

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

Задание 5

Вариант 1

Решение

а) Получение гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$. Это нерастворимое основание можно получить реакцией обмена между растворимой солью железа(III) и щелочью. Возьмем хлорид железа(III) $FeCl_3$ и гидроксид натрия $NaOH$.

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

Полное ионное: $Fe^{3+} + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-$

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

б) Получение сульфида меди(II) $CuS$. Эту нерастворимую соль можно получить реакцией обмена между растворимой солью меди(II) и растворимым сульфидом. Возьмем сульфат меди(II) $CuSO_4$ и сульфид натрия $Na_2S$.

Молекулярное: $CuSO_4 + Na_2S \rightarrow CuS \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное: $Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + S^{2-} \rightarrow CuS \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + S^{2-} \rightarrow CuS \downarrow$

Ответ:

а) Для получения $Fe(OH)_3$: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$; $Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$.

б) Для получения $CuS$: $CuSO_4 + Na_2S \rightarrow CuS \downarrow + Na_2SO_4$; $Cu^{2+} + S^{2-} \rightarrow CuS \downarrow$.

Вариант 2

Решение

а) Получение оксида серы(IV) $SO_2$. Этот кислотный оксид (газ) можно получить, подействовав сильной кислотой на сульфит. Возьмем сульфит натрия $Na_2SO_3$ и соляную кислоту $HCl$.

Молекулярное: $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + SO_2 \uparrow$

Полное ионное: $2Na^+ + SO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2O + SO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное: $SO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + SO_2 \uparrow$

б) Получение карбоната кальция $CaCO_3$. Эту нерастворимую соль можно получить реакцией обмена между растворимой солью кальция и растворимым карбонатом. Возьмем хлорид кальция $CaCl_2$ и карбонат калия $K_2CO_3$.

Молекулярное: $CaCl_2 + K_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KCl$

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

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

Ответ:

а) Для получения $SO_2$: $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + SO_2 \uparrow$; $SO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + SO_2 \uparrow$.

б) Для получения $CaCO_3$: $CaCl_2 + K_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KCl$; $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$.