Глава III. Основные классы неорганических соединений. Практическая работа 7. Решение экспериментальных задач по теме «Основные классы неорганических соединений» — с. 120
Практическая работа 7. Решение экспериментальных задач по теме «Основные классы неорганических соединений». Какие задачи можно решать с помощью химического эксперимента?
1. Реакции обмена. С помощью выданных растворов-реактивов (гидроксид натрия, серная кислота, азотная кислота, сульфат меди(II), фенолфталеин) проведите возможные реакции. Запишите уравнения реакций.
2. Получение соединений. С помощью выданных растворов-реактивов (гидроксид натрия, хлорид бария, сульфат меди(II), соляная кислота) и твёрдых веществ (железо, карбонат натрия) получите четыре соли и нерастворимое основание, одну кислоту и один металл. Запишите уравнения реакций.
3. Идентификация кислоты. Используя необходимые реактивы, проведите реакции, подтверждающие качественный состав серной кислоты. Запишите уравнения реакций.
4. Идентификация основания. Используя необходимые реактивы, проведите реакции, подтверждающие качественный состав гидроксида кальция, выданного вам в виде известковой воды. Запишите уравнения проведённых реакций.
5. Идентификация солей. Используя необходимые реактивы, проведите реакции, подтверждающие качественный состав: а) хлорида бария; б) сульфата магния. Запишите уравнения реакций.
Цель: научиться решать экспериментальные задачи — проводить реакции обмена, получать вещества разных классов и распознавать их по качественным реакциям. Оборудование: штатив с пробирками, пипетки, держатель, спиртовка. Правила: растворы брать по 1–2 мл, не пробовать на вкус, соблюдать технику безопасности.
С помощью химического эксперимента можно проводить реакции, получать вещества, доказывать состав вещества (идентификация) и распознавать вещества по характерным признакам. Задача 1. Реакции обмена.
а) В пробирку с NaOH добавляем 1–2 капли фенолфталеина: раствор становится малиновым (щелочная среда). Приливаем H₂SO₄ по каплям: окраска исчезает (нейтрализация): 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O. Так же с азотной кислотой: NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O.
б) К CuSO₄ приливаем NaOH: выпадает голубой студенистый осадок: CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Делим осадок на две части и приливаем H₂SO₄ и HNO₃: осадок растворяется, раствор голубой: Cu(OH)₂ + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O; Cu(OH)₂ + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2H₂O.
В смесях кислот с CuSO₄ и кислот между собой внешних изменений нет, реакции не идут (нет осадка, газа, воды). Задача 2. Получение соединений.
Нерастворимое основание: CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (голубой осадок; одновременно получена соль сульфат натрия).
Соли: сульфат натрия Na₂SO₄ (см. выше); сульфат бария: CuSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + CuCl₂ (белый осадок; в растворе остаётся соль CuCl₂); сульфат железа(II): Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu (железный гвоздь покрывается красным налётом меди; в растворе — FeSO₄); хлорид натрия: Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑ (выделяется газ); можно также Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑.
Металл — медь: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu (красный налёт).
Кислота — угольная H₂CO₃: Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂CO₃; она нестойка и сразу распадается H₂CO₃ = H₂O + CO₂↑ (шипение, выделение газа). Задача 3. Идентификация серной кислоты (ионы H⁺ и SO₄²⁻).
Ион H⁺: в пробирку с раствором кислоты добавляем метилоранж (лакмус) — окраска красная; или добавляем карбонат натрия — выделяется газ без запаха: Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂↑.
Ион SO₄²⁻: добавляем раствор BaCl₂ — выпадает белый осадок, нерастворимый в кислотах: H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl. Задача 4. Идентификация гидроксида кальция в известковой воде (ионы Ca²⁺ и OH⁻).
Ион OH⁻: прибавляем фенолфталеин — малиновая окраска.
Ион Ca²⁺: прибавляем раствор Na₂CO₃ — выпадает белый осадок: Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaOH. Либо пропускаем выдыхаемый воздух (CO₂) через трубочку: известковая вода мутнеет: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O; при дальнейшем пропускании CO₂ осадок растворяется: CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂. Задача 5. Идентификация солей.
а) BaCl₂. Ион Ba²⁺: добавляем раствор серной кислоты или сульфата натрия — выпадает белый осадок: BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl (или BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaCl). Ион Cl⁻: добавляем нитрат серебра — белый творожистый осадок: BaCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl↓ + Ba(NO₃)₂.
б) MgSO₄. Ион Mg²⁺: добавляем NaOH — белый студенистый осадок: MgSO₄ + 2NaOH = Mg(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Ион SO₄²⁻: добавляем BaCl₂ — белый осадок: MgSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + MgCl₂. Вывод: с помощью реакций обмена, замещения и качественных реакций на катионы (Cu²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, H⁺) и анионы (SO₄²⁻, Cl⁻, OH⁻) мы получили вещества разных классов (основания, соли, кислота, металл) и доказали состав кислоты, основания и солей. Реакции в растворах идут до конца, если образуется осадок, газ или вода.
С помощью химического эксперимента можно проводить реакции, получать вещества, доказывать состав вещества (идентификация) и распознавать вещества по характерным признакам. Задача 1. Реакции обмена.
а) В пробирку с NaOH добавляем 1–2 капли фенолфталеина: раствор становится малиновым (щелочная среда). Приливаем H₂SO₄ по каплям: окраска исчезает (нейтрализация): 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O. Так же с азотной кислотой: NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O.
б) К CuSO₄ приливаем NaOH: выпадает голубой студенистый осадок: CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Делим осадок на две части и приливаем H₂SO₄ и HNO₃: осадок растворяется, раствор голубой: Cu(OH)₂ + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O; Cu(OH)₂ + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2H₂O.
В смесях кислот с CuSO₄ и кислот между собой внешних изменений нет, реакции не идут (нет осадка, газа, воды). Задача 2. Получение соединений.
Нерастворимое основание: CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (голубой осадок; одновременно получена соль сульфат натрия).
Соли: сульфат натрия Na₂SO₄ (см. выше); сульфат бария: CuSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + CuCl₂ (белый осадок; в растворе остаётся соль CuCl₂); сульфат железа(II): Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu (железный гвоздь покрывается красным налётом меди; в растворе — FeSO₄); хлорид натрия: Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑ (выделяется газ); можно также Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑.
Металл — медь: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu (красный налёт).
Кислота — угольная H₂CO₃: Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂CO₃; она нестойка и сразу распадается H₂CO₃ = H₂O + CO₂↑ (шипение, выделение газа). Задача 3. Идентификация серной кислоты (ионы H⁺ и SO₄²⁻).
Ион H⁺: в пробирку с раствором кислоты добавляем метилоранж (лакмус) — окраска красная; или добавляем карбонат натрия — выделяется газ без запаха: Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂↑.
Ион SO₄²⁻: добавляем раствор BaCl₂ — выпадает белый осадок, нерастворимый в кислотах: H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl. Задача 4. Идентификация гидроксида кальция в известковой воде (ионы Ca²⁺ и OH⁻).
Ион OH⁻: прибавляем фенолфталеин — малиновая окраска.
Ион Ca²⁺: прибавляем раствор Na₂CO₃ — выпадает белый осадок: Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaOH. Либо пропускаем выдыхаемый воздух (CO₂) через трубочку: известковая вода мутнеет: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O; при дальнейшем пропускании CO₂ осадок растворяется: CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂. Задача 5. Идентификация солей.
а) BaCl₂. Ион Ba²⁺: добавляем раствор серной кислоты или сульфата натрия — выпадает белый осадок: BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl (или BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaCl). Ион Cl⁻: добавляем нитрат серебра — белый творожистый осадок: BaCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl↓ + Ba(NO₃)₂.
б) MgSO₄. Ион Mg²⁺: добавляем NaOH — белый студенистый осадок: MgSO₄ + 2NaOH = Mg(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Ион SO₄²⁻: добавляем BaCl₂ — белый осадок: MgSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + MgCl₂. Вывод: с помощью реакций обмена, замещения и качественных реакций на катионы (Cu²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, H⁺) и анионы (SO₄²⁻, Cl⁻, OH⁻) мы получили вещества разных классов (основания, соли, кислота, металл) и доказали состав кислоты, основания и солей. Реакции в растворах идут до конца, если образуется осадок, газ или вода.