Лабораторный опыт, страница 76 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 4. Кислород и сера. Параграф 21. Оксид серы(VI). Серная кислота. Вопросы в начале параграфа - страница 76.

Условие.

Лабораторный опыт. Распознавание сульфат-ионов в растворе

В одну пробирку налейте 1–2 мл раствора сульфата натрия, в другую — столько же раствора сульфата цинка, а в третью — столько же разбавленного раствора серной кислоты. Во все пробирки поместите по грануле цинка, а затем добавьте несколько капель раствора хлорида бария или нитрата бария.

Как отличить сульфаты от других солей?

Составьте молекулярные, ионные и сокращённые ионные уравнения осуществлённых реакций.

Решение.

Решение 2.

Как отличить сульфаты от других солей?

Чтобы отличить соли серной кислоты (сульфаты) от других солей, необходимо провести качественную реакцию на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$). В качестве реагента используют растворимые соли бария, например, хлорид бария ($BaCl_2$) или нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$).

При добавлении раствора соли бария к раствору, содержащему сульфат-ионы, наблюдается выпадение белого кристаллического или аморфного осадка сульфата бария ($BaSO_4$).

Отличительной особенностью этого осадка, подтверждающей наличие именно сульфат-иона, является его нерастворимость в сильных кислотах (например, в соляной $HCl$ или азотной $HNO_3$). Другие соли, которые могут образовывать белые осадки с ионами бария (например, сульфиты $SO_3^{2-}$ или карбонаты $CO_3^{2-}$), растворяются в кислотах, как правило, с выделением газа.

Таким образом, алгоритм распознавания следующий:

1. К исследуемому раствору добавить раствор соли бария.

2. При выпадении белого осадка добавить сильную кислоту.

3. Если осадок не растворился — в исходном растворе содержатся сульфат-ионы.

Ответ: Для распознавания сульфатов используют растворы солей бария (например, $BaCl_2$). Признаком реакции является образование белого осадка ($BaSO_4$), нерастворимого в сильных кислотах.

Составьте молекулярные, ионные и сокращённые ионные уравнения осуществлённых реакций.

В ходе описанного лабораторного опыта протекают следующие реакции. (В качестве реагента для распознавания ионов $SO_4^{2-}$ используется хлорид бария $BaCl_2$).

1. Реакция в третьей пробирке при добавлении гранулы цинка к серной кислоте:

Цинк, как более активный металл, вытесняет водород из кислоты. В пробирках с солями сульфата натрия и сульфата цинка реакции не происходит, так как цинк не может вытеснить более активный натрий и не реагирует с солью самого себя.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

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

2. Реакции при добавлении раствора хлорида бария во все три пробирки:

Во всех трех пробирках содержится сульфат-ион ($SO_4^{2-}$), поэтому во всех трех случаях будет протекать реакция ионного обмена с образованием нерастворимого сульфата бария.

Пробирка 1 (сульфат натрия):

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:

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

Пробирка 2 (сульфат цинка):

Молекулярное уравнение:

$ZnSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + ZnCl_2$

Полное ионное уравнение:

$Zn^{2+} + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4 \downarrow + Zn^{2+} + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

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

Пробирка 3 (серная кислота и образовавшийся сульфат цинка):

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$2H^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

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

(Хлорид бария также прореагирует и с сульфатом цинка, образовавшимся на первом этапе, по уравнению, приведенному для пробирки 2).

Ответ:

Молекулярные уравнения осуществленных реакций:

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

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

$ZnSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + ZnCl_2$

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

Ионные и сокращенные ионные уравнения приведены в решении.