ГДЗ по Химии 8 Класс Практическая работа 6 Базовый Уровень Габриелян — Подробные Ответы

Опыт 1
Обнаружение сульфат-ионов \( \text{SO}_4^{2-} \)

В одну пробирку налейте 1—2 мл раствора сульфата натрия, а в другую — 1—2 мл раствора сульфата калия. В обе пробирки по каплям добавьте раствор хлорида бария. Объясните наблюдаемое.

Составьте уравнения электролитической диссоциации взятых солей и уравнение реакции обмена. Запишите полное и сокращённое ионные уравнения реакции.

Какие соединения могут служить реактивом на ионы бария \( \text{Ba}^{2+} \)?
В чём сущность обнаружения ионов с помощью реактива?

Опыт 2
Обнаружение хлорид-ионов \( \text{Cl}^- \)

По таблице растворимости выясните, какие соли, содержащие хлорид-ион \( \text{Cl}^- \), нерастворимы (малорастворимы). При помощи имеющихся у вас реактивов докажите, что в растворе хлорида натрия присутствуют хлорид-ионы.

Составьте уравнения диссоциации солей, реакции обмена и полные и сокращённые ионные уравнения проведённых реакций.

Опыт 3
Обнаружение сульфат-ионов \( \text{SO}_4^{2-} \) и хлорид-ионов \( \text{Cl}^- \)

В двух пробирках содержатся растворы хлорида калия и сульфата магния. С помощью каких реакций можно доказать, что в одной пробирке находится раствор хлорида калия, а в другой — раствор сульфата магния?

Раствор из первой пробирки разделите пополам и перелейте в две пробирки. Прилейте в одну пробирку раствор нитрата свинца (II), в другую — раствор хлорида бария. В какой из пробирок выпал осадок? Какая из солей — \( \text{KCl} \) или \( \text{MgSO}_4 \) — содержится в первой пробирке?

Раствор из второй пробирки испытайте на присутствие аниона, не обнаруженного в первой пробирке. Для этого к испытуемому раствору прилейте раствор нитрата свинца (II). Объясните наблюдаемое.

Составьте уравнения реакций обмена проведённых вами реакций и полные и сокращённые ионные уравнения реакций обнаружения ионов.

Опыт 4
Проделайте реакции, подтверждающие качественный состав следующих веществ: а) хлорида бария; б) сульфата магния; в) карбоната аммония. Для выполнения этого опыта используйте таблицу 12.

Опыт 1
При добавлении раствора хлорида бария к растворам сульфат-ионов образуется характерный белый осадок:
\(
\text{BaCl}_2 + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{Cl}^-
\)

Уравнения электролитической диссоциации солей:
\(
\text{K}_2\text{SO}_4 \rightleftharpoons 2\text{K}^+ + \text{SO}_4^{2-} \quad (\text{сульфат калия})
\)
\(
\text{Na}_2\text{SO}_4 \rightleftharpoons 2\text{Na}^+ + \text{SO}_4^{2-} \quad (\text{сульфат натрия})
\)

Уравнения реакций обмена:

1. Для сульфата калия:
\(
\text{K}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{KCl} \quad (\text{образуется белый осадок})
\)
Полное ионное уравнение:
\(
2\text{K}^+ + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{K}^+ + 2\text{Cl}^-
\)
Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow
\)

2. Для сульфата натрия:
\(
\text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{NaCl}
\)
Полное ионное уравнение:
\(
2\text{Na}^+ + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^-
\)
Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow
\)

Вывод:
Катион бария (\( \text{Ba}^{2+} \)) и сульфат-анион (\( \text{SO}_4^{2-} \)) образуют белый осадок, который является характерным признаком их присутствия.

Таким образом, растворимые соли бария являются качественными реактивами для обнаружения сульфат-ионов, а растворимые сульфаты (или серная кислота \( \text{H}_2\text{SO}_4 \)) служат реактивами для определения катиона бария.

Сущность метода обнаружения: образование нерастворимого осадка сульфата бария.

Опыт 2
Согласно таблице растворимости, нерастворимыми хлоридами являются: \( \text{AgCl} \), \( \text{PbCl}_2 \), \( \text{Hg}_2\text{Cl}_2 \).

Для подтверждения наличия растворимого хлорида, например, \( \text{NaCl} \), можно использовать растворимую соль серебра. При этом образуется белый осадок хлорида серебра:

Уравнения диссоциации:
\(
\text{NaCl} \rightleftharpoons \text{Na}^+ + \text{Cl}^-
\)
\(
\text{AgNO}_3 \rightleftharpoons \text{Ag}^+ + \text{NO}_3^-
\)

Реакция обмена:
\(
\text{NaCl} + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{AgCl} \downarrow + \text{NaNO}_3
\)
Белый осадок \( \text{AgCl} \) подтверждает наличие хлорид-ионов.

Полное ионное уравнение:
\(
\text{Na}^+ + \text{Cl}^- + \text{Ag}^+ + \text{NO}_3^- \rightarrow \text{AgCl} \downarrow + \text{Na}^+ + \text{NO}_3^-
\)

Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl} \downarrow
\)

Опыт 3

Для подтверждения присутствия хлоридов и сульфатов можно использовать растворы солей, катионы которых образуют с хлоридами или сульфатами нерастворимые осадки. Примеры таких реагентов — соли бария и свинца:

Реакции для \( \text{KCl} \):
1. С нитратом свинца:
\(
2\text{KCl} + \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \rightarrow \text{PbCl}_2 \downarrow + 2\text{KNO}_3
\)
Полное ионное уравнение:
\(
2\text{K}^+ + 2\text{Cl}^- + \text{Pb}^{2+} + 2\text{NO}_3^- \rightarrow \text{PbCl}_2 \downarrow + 2\text{K}^+ + 2\text{NO}_3^-
\)
Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Pb}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{PbCl}_2 \downarrow
\)
Наблюдение: Белый осадок \( \text{PbCl}_2 \).

2. С хлоридом бария:
\(
2\text{KCl} + \text{BaCl}_2 \quad (\text{нет изменений})
\)

Реакции для \( \text{MgSO}_4 \):
1. С нитратом свинца:
\(
\text{MgSO}_4 + \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \rightarrow \text{PbSO}_4 \downarrow + \text{Mg(NO}_3\text{)}_2
\)
Полное ионное уравнение:
\(
\text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Pb}^{2+} + 2\text{NO}_3^- \rightarrow \text{PbSO}_4 \downarrow + \text{Mg}^{2+} + 2\text{NO}_3^-
\)
Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Pb}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{PbSO}_4 \downarrow
\)
Наблюдение: Белый осадок \( \text{PbSO}_4 \).

2. С хлоридом бария:
\(
\text{MgSO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Полное ионное уравнение:
\(
\text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Наблюдение: Белый осадок \( \text{BaSO}_4 \).

Опыт 4

а) Обнаружение хлорида бария
Качественным реагентом для хлорида бария является сульфат магния. При их смешении образуется белый осадок сульфата бария:
\(
\text{MgSO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Полное ионное уравнение:
\(
\text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Наблюдение: Белый осадок \( \text{BaSO}_4 \).

б) Обнаружение сульфата магния
Качественным реагентом для сульфата магния служит хлорид бария. При их взаимодействии также образуется белый осадок сульфата бария:
\(
\text{MgSO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Полное ионное уравнение:
\(
\text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Сокращённое ионное уравнение:
\(
\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow
\)
Наблюдение: Белый осадок \( \text{BaSO}_4 \).

в) Обнаружение карбоната аммония
Для качественной реакции на карбонат аммония используется известковая вода (\( \text{Ca(OH)}_2 \)). В результате взаимодействия образуется белый осадок карбоната кальция и выделяется аммиак с характерным запахом:
\(
\text{Ca(OH)}_2 + (\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2\text{NH}_3 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}
\)
Наблюдение: Белый осадок \( \text{CaCO}_3 \) и запах аммиака.

Давайте еще подробнее разберем каждый опыт, углубляясь в химические процессы и логику проведения экспериментов.

Опыт 1: Обнаружение сульфат-ионов \( \text{SO}_4^{2-} \)

Цель опыта: Подтвердить наличие сульфат-ионов (\( \text{SO}_4^{2-} \)) в растворе, используя специфическую качественную реакцию.

Материалы и реагенты:
— Раствор сульфата натрия (\( \text{Na}_2\text{SO}_4 \)): Источник сульфат-ионов.
— Раствор сульфата калия (\( \text{K}_2\text{SO}_4 \)): Еще один источник сульфат-ионов, демонстрирующий универсальность реакции.
— Раствор хлорида бария (\( \text{BaCl}_2 \)): Качественный реагент, источник ионов бария (\( \text{Ba}^{2+} \)).

Принцип обнаружения:
Обнаружение сульфат-ионов основано на их способности образовывать нерастворимое соединение (осадок) с ионами бария. Сульфат бария
(\( \text{BaSO}_4 \)) является одним из наиболее нерастворимых солей, что делает эту реакцию очень чувствительной и надежной.

Проведение опыта:
1. Возьмите две чистые пробирки.
2. В первую пробирку налейте 1-2 мл раствора сульфата натрия.
3. Во вторую пробирку налейте 1-2 мл раствора сульфата калия.
4. В каждую пробирку, осторожно, по каплям, добавьте раствор хлорида бария. Наблюдайте за изменениями.

Наблюдаемое явление:
В обеих пробирках немедленно образуется белый, мелкодисперсный (порошкообразный) осадок. Этот осадок не растворяется при перемешивании.

Объяснение наблюдаемого:
Образование белого осадка является прямым доказательством протекания химической реакции. В данном случае, ионы бария (\( \text{Ba}^{2+} \)) из добавленного хлорида бария взаимодействуют с сульфат-ионами (\( \text{SO}_4^{2-} \)), присутствующими в растворах сульфата натрия и сульфата калия. Продуктом этой реакции является сульфат бария (\( \text{BaSO}_4 \)), который, согласно таблице растворимости, является нерастворимым соединением. Его выпадение в виде осадка и делает реакцию видимой.

\(
\text{BaCl}_2 + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{Cl}^-
\)

Химические принципы:

— Электролитическая диссоциация: Все используемые соли (\( \text{Na}_2\text{SO}_4 \), \( \text{K}_2\text{SO}_4 \), \( \text{BaCl}_2 \)) являются сильными электролитами. Это означает, что при растворении в воде они практически полностью распадаются на ионы:

• Для сульфата натрия: \( \text{Na}_2\text{SO}_4 ⇌ 2\text{Na}^+ + \text{SO}_4^{2-} \)
• Для сульфата калия: \( \text{K}_2\text{SO}_4 ⇌ 2\text{K}^+ + \text{SO}_4^{2-} \)
• Для хлорида бария: \( \text{BaCl}_2 ⇌ \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \)

Именно эти свободные ионы и участвуют в реакции.

— Реакция ионного обмена (реакция осаждения): Это тип реакции, при которой происходит обмен ионами между двумя растворимыми соединениями, приводящий к образованию нерастворимого продукта (осадка), газа или слабодиссоциирующего вещества (например, воды). В нашем случае, движущей силой реакции является образование осадка.

Уравнения реакций:

1. Для сульфата калия и хлорида бария:
— Молекулярное уравнение: Показывает вещества в их молекулярной форме, как если бы они не диссоциировали.
\( \text{K}_2\text{SO}_4 \text{(р-р)} + \text{BaCl}_2 \text{(р-р)} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow \text{(осадок)} + 2\text{KCl} \text{(р-р)} \)
(Сульфат калия в растворе реагирует с хлоридом бария в растворе, образуя твердый сульфат бария, выпадающий в осадок, и растворимый хлорид калия.)

— Полное ионное уравнение: Представляет все сильные электролиты в виде их ионов, а нерастворимые вещества, газы и воду — в молекулярной форме.
\( 2\text{K}^+ \text{(р-р)} + \text{SO}_4^{2-} \text{(р-р)} + \text{Ba}^{2+} \text{(р-р)} + 2\text{Cl}^- \text{(р-р)} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow +\)
\(+ 2\text{K}^+ \text{(р-р)} + 2\text{Cl}^- \text{(р-р)} \)
(Ионы \( \text{K}^+ \) и \( \text{Cl}^- \) присутствуют в растворе как до, так и после реакции, не претерпевая изменений. Их называют «ионами-зрителями».)

— Сокращённое ионное уравнение: Получается из полного ионного уравнения путем исключения ионов-зрителей. Оно отражает истинную сущность химического превращения.
\( \text{Ba}^{2+} \text{(р-р)} + \text{SO}_4^{2-} \text{(р-р)} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow \)
(Это уравнение универсально для любой реакции, в которой ионы бария и сульфат-ионы образуют осадок сульфата бария.)

2. Для сульфата натрия и хлорида бария:
— Молекулярное уравнение:
\( \text{Na}_2\text{SO}_4 \text{(р-р)} + \text{BaCl}_2 \text{(р-р)} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{NaCl} \text{(р-р)} \)

— Полное ионное уравнение:
\( 2\text{Na}^+ \text{(р-р)} + \text{SO}_4^{2-} \text{(р-р)} + \text{Ba}^{2+} \text{(р-р)} + 2\text{Cl}^- \text{(р-р)} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow +\)
\(+ 2\text{Na}^+ \text{(р-р)} + 2\text{Cl}^- \text{(р-р)} \)

— Сокращённое ионное уравнение:
\( \text{Ba}^{2+} \text{(р-р)} + \text{SO}_4^{2-} \text{(р-р)} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow \)
(Как видно, сокращенное ионное уравнение идентично предыдущему, что подчеркивает, что реакция определяется взаимодействием конкретных ионов, а не всей молекулы соли.)

Вывод:
Образование белого нерастворимого осадка сульфата бария при добавлении растворимой соли бария является надежным качественным признаком присутствия сульфат-ионов в растворе.

Какие соединения могут служить реактивом на ионы бария \( \text{Ba}^{2+} \)?
Поскольку реакция является взаимной, для обнаружения ионов бария
(\( \text{Ba}^{2+} \)) можно использовать любые растворимые соединения, содержащие сульфат-ионы (\( \text{SO}_4^{2-} \)). Наиболее распространенными и эффективными реактивами являются:
— Серная кислота (\( \text{H}_2\text{SO}_4 \)): \( \text{Ba}^{2+} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{H}^+ \)
— Растворимые сульфаты: Например, сульфат натрия (\( \text{Na}_2\text{SO}_4 \)), сульфат калия (\( \text{K}_2\text{SO}_4 \)), сульфат магния (\( \text{MgSO}_4 \)) и другие.
В каждом случае наблюдается образование характерного белого осадка \( \text{BaSO}_4 \).

В чём сущность обнаружения ионов с помощью реактива?
Сущность обнаружения ионов с помощью реактива (так называемой качественной реакции) заключается в следующем:
1. Специфичность (избирательность): Идеальный реактив должен взаимодействовать только с определяемым ионом или группой ионов, давая характерный, легко наблюдаемый эффект (например, образование осадка уникального цвета, выделение газа с особым запахом, изменение цвета раствора). В случае сульфат-ионов, образование белого осадка с ионами бария является достаточно специфичным, хотя ионы бария также образуют осадки с некоторыми другими анионами (например, карбонатами, сульфитами), но сульфат бария отличается своей исключительной нерастворимостью даже в кислотах.
2. Наглядность: Результат реакции должен быть очевиден без использования сложного оборудования (например, видимое изменение цвета, образование осадка, выделение пузырьков газа).
3. Чувствительность: Реакция должна позволять обнаруживать даже очень малые концентрации определяемого иона в растворе. Высокая нерастворимость \( \text{BaSO}_4 \) обеспечивает высокую чувствительность этой реакции.
Таким образом, качественная реакция позволяет не количественно измерить, а качественно (то есть, да/нет) подтвердить присутствие определенного иона в образце.

Опыт 2: Обнаружение хлорид-ионов \( \text{Cl}^- \)

Цель опыта: Определить наличие хлорид-ионов (\( \text{Cl}^- \)) в растворе.

Материалы и реагенты:
— Раствор хлорида натрия (\( \text{NaCl} \)): Источник хлорид-ионов.
— Раствор нитрата серебра (\( \text{AgNO}_3 \)): Качественный реагент, источник ионов серебра (\( \text{Ag}^+ \)).

Поиск нерастворимых хлоридов по таблице растворимости:
Большинство хлоридов металлов хорошо растворимы в воде (например, \( \text{NaCl} \), \( \text{KCl} \), \( \text{MgCl}_2 \), \( \text{FeCl}_3 \)). Однако существуют важные исключения:
— Хлорид серебра (\( \text{AgCl} \)): Белый творожистый осадок, нерастворимый в воде и разбавленных кислотах.
— Хлорид свинца (II) (\( \text{PbCl}_2 \)): Белый кристаллический осадок, малорастворимый в холодной воде, но растворимость значительно увеличивается при нагревании.
— Хлорид ртути (I) (\( \text{Hg}_2\text{Cl}_2 \)): Белый осадок (каломель).
Именно эти нерастворимые хлориды используются для качественного обнаружения хлорид-ионов. Наиболее часто используется нитрат серебра из-за высокой нерастворимости и характерного вида осадка \( \text{AgCl} \).

Проведение опыта (для хлорида натрия):
1. Налейте 1-2 мл раствора хлорида натрия в чистую пробирку.
2. По каплям добавьте раствор нитрата серебра. Наблюдайте за изменениями.

Наблюдаемое явление:
Сразу же образуется белый, творожистый (хлопьевидный) осадок. При длительном воздействии света этот осадок может постепенно темнеть, приобретая сероватый или фиолетовый оттенок (это связано с фотохимическим разложением \( \text{AgCl} \) с образованием металлического серебра).

Объяснение наблюдаемого:
Ионы серебра (\( \text{Ag}^+ \)) из нитрата серебра реагируют с хлорид-ионами (\( \text{Cl}^- \)) из хлорида натрия, образуя хлорид серебра (\( \text{AgCl} \)), который является нерастворимым соединением и выпадает в осадок.

Химические принципы:

— Электролитическая диссоциация:

• Для хлорида натрия: \( \text{NaCl} ⇌ \text{Na}^+ + \text{Cl}^- \)
• Для нитрата серебра: \( \text{AgNO}_3 ⇌ \text{Ag}^+ + \text{NO}_3^- \)

— Реакция ионного обмена (осаждение): Движущей силой является образование нерастворимого \( \text{AgCl} \).

Уравнения реакций:

— Молекулярное уравнение:
\( \text{NaCl} \text{(р-р)} + \text{AgNO}_3 \text{(р-р)} \rightarrow \text{AgCl} \downarrow \text{(осадок)} + \text{NaNO}_3 \text{(р-р)} \)
(Хлорид натрия в растворе реагирует с нитратом серебра в растворе, образуя твердый хлорид серебра, выпадающий в осадок, и растворимый нитрат натрия.)

— Полное ионное уравнение:
\( \text{Na}^+ \text{(р-р)} + \text{Cl}^- \text{(р-р)} + \text{Ag}^+ \text{(р-р)} + \text{NO}_3^- \text{(р-р)} \rightarrow \text{AgCl} \downarrow + \text{Na}^+ \text{(р-р)} +\)
\(+ \text{NO}_3^- \text{(р-р)} \)
(Ионы \( \text{Na}^+ \) и \( \text{NO}_3^- \) являются ионами-зрителями.)

— Сокращённое ионное уравнение:
\( \text{Ag}^+ \text{(р-р)} + \text{Cl}^- \text{(р-р)} \rightarrow \text{AgCl} \downarrow \)
(Это уравнение универсально для обнаружения хлорид-ионов с помощью ионов серебра.)

Вывод:
Образование белого творожистого осадка хлорида серебра при добавлении растворимой соли серебра является характерным и надежным признаком присутствия хлорид-ионов в растворе.

Опыт 3: Обнаружение сульфат-ионов \( \text{SO}_4^{2-} \) и хлорид-ионов \( \text{Cl}^- \) (Различение растворов)

Цель опыта: Различить два неизвестных раствора, содержащие хлорид калия (\( \text{KCl} \)) и сульфат магния (\( \text{MgSO}_4 \)), используя качественные реакции.

Стратегия различения:
Ключ к различению этих двух растворов заключается в использовании реагентов, которые будут давать разные наблюдаемые эффекты с каждым из них.
— Раствор \( \text{KCl} \) содержит ионы \( \text{K}^+ \) и \( \text{Cl}^- \).
— Раствор \( \text{MgSO}_4 \) содержит ионы \( \text{Mg}^{2+} \) и \( \text{SO}_4^{2-} \).

Мы знаем качественные реакции на \( \text{Cl}^- \) (с \( \text{Ag}^+ \)) и на \( \text{SO}_4^{2-} \) (с \( \text{Ba}^{2+} \)).
Рассмотрим два потенциальных реагента: нитрат свинца (II) (\( \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \)) и хлорид бария (\( \text{BaCl}_2 \)).

— Нитрат свинца (II) (\( \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \)): Ионы \( \text{Pb}^{2+} \) образуют нерастворимые осадки как с хлорид-ионами (\( \text{PbCl}_2 \), белый осадок), так и с сульфат-ионами (\( \text{PbSO}_4 \), белый осадок). Поэтому, если добавить \( \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \) к обоим растворам, в обоих случаях выпадет белый осадок. Это не позволит их различить сразу, но подтвердит наличие либо \( \text{Cl}^- \), либо \( \text{SO}_4^{2-} \).
— Хлорид бария (\( \text{BaCl}_2 \)): Ионы \( \text{Ba}^{2+} \) образуют нерастворимый осадок только с сульфат-ионами (\( \text{BaSO}_4 \), белый осадок). С хлорид-ионами (\( \text{Cl}^- \)) хлорид бария (\( \text{BaCl}_2 \)) не образует осадка, так как он сам является растворимой солью. Это и есть ключевой реагент для различения.

Таблица ожидаемых результатов (для планирования эксперимента):

Проведение опыта и объяснение:

Предварительный шаг: У нас есть две пробирки с неизвестными растворами. Назовем их «Пробирка 1» и «Пробирка 2».

Шаг 1: Испытание раствора из «Пробирки 1»
1. Разделите раствор из «Пробирки 1» на две части, перелив их в две новые чистые пробирки (назовем их «Пробирка 1а» и «Пробирка 1б»).
2. В «Пробирку 1а» прилейте несколько капель раствора нитрата свинца (II)
(\( \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \)).
— Наблюдение: Выпадает белый осадок.
— Предварительный вывод: Это означает, что в «Пробирке 1» могут быть либо хлорид-ионы (образуется \( \text{PbCl}_2 \)), либо сульфат-ионы (образуется \( \text{PbSO}_4 \)). Пока этого недостаточно для точного определения.

— Уравнение реакции (если это \( \text{KCl} \)):

• Молекулярное:
  \( 2\text{KCl} \text{(р-р)} + \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \text{(р-р)} \rightarrow \text{PbCl}_2 \downarrow \text{(осадок)} + 2\text{KNO}_3 \text{(р-р)} \)
• Полное ионное уравнение:
  \(
  2\text{K}^+ + 2\text{Cl}^- + \text{Pb}^{2+} + 2\text{NO}_3^- \rightarrow \text{PbCl}_2 \downarrow + 2\text{K}^+ + 2\text{NO}_3^-
  \)
• Сокращённое ионное:
  \( \text{Pb}^{2+} \text{(р-р)} + 2\text{Cl}^- \text{(р-р)} \rightarrow \text{PbCl}_2 \downarrow \)

3. В «Пробирку 1б» прилейте несколько капель раствора хлорида бария
(\( \text{BaCl}_2 \)).
— Наблюдение: Нет видимых изменений (раствор остается прозрачным, осадок не образуется).
— Объяснение: Отсутствие осадка с хлоридом бария является решающим фактором. Это однозначно указывает на то, что в «Пробирке 1» нет сульфат-ионов (\( \text{SO}_4^{2-} \)), так как \( \text{BaSO}_4 \) не образовался.
— Вывод по первой пробирке: Поскольку в «Пробирке 1» нет сульфат-ионов, но при этом с нитратом свинца (II) выпал осадок, это подтверждает, что в «Пробирке 1» содержится хлорид калия (\( \text{KCl} \)). Осадок с нитратом свинца (II) был \( \text{PbCl}_2 \).
— Уравнение реакции (если это \( \text{KCl} \)):
\( 2\text{KCl} \text{(р-р)} + \text{BaCl}_2 \text{(р-р)} \rightarrow \text{нет реакции} \) (все потенциальные продукты — \( \text{BaCl}_2 \) и \( \text{KCl} \) — растворимы).

Шаг 2: Испытание раствора из «Пробирки 2» (подтверждение наличия сульфат-ионов)
Поскольку мы определили, что в «Пробирке 1» был \( \text{KCl} \), то логично предположить, что в «Пробирке 2» должен быть раствор сульфата магния
(\( \text{MgSO}_4 \)). Теперь нам нужно это подтвердить, обнаружив в нем сульфат-ионы.
1. К раствору из «Пробирки 2» прилейте несколько капель раствора нитрата свинца (II) (\( \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \)).
— Наблюдение: Выпадает белый осадок.
— Объяснение: Это подтверждает наличие сульфат-ионов, так как образуется нерастворимый сульфат свинца (II) (\( \text{PbSO}_4 \)).

— Уравнение реакции (для \( \text{MgSO}_4 \)):

• Молекулярное:
  \( \text{MgSO}_4 \text{(р-р)} + \text{Pb(NO}_3\text{)}_2 \text{(р-р)} \rightarrow \text{PbSO}_4 \downarrow \text{(осадок)} + \text{Mg(NO}_3\text{)}_2 \text{(р-р)} \)
• Полное ионное уравнение:
  \(
  \text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Pb}^{2+} + 2\text{NO}_3^- \rightarrow \text{PbSO}_4 \downarrow + \text{Mg}^{2+} + 2\text{NO}_3^-
  \)
• Сокращённое ионное:
  \( \text{Pb}^{2+} \text{(р-р)} + \text{SO}_4^{2-} \text{(р-р)} \rightarrow \text{PbSO}_4 \downarrow \)

2. (Дополнительно, для полной уверенности и демонстрации) Можно также добавить хлорид бария (\( \text{BaCl}_2 \)) к отдельной порции раствора из «Пробирки 2».
— Наблюдение: Выпадает белый осадок.
— Объяснение: Это является еще одним, очень надежным подтверждением наличия сульфат-ионов, так как образуется нерастворимый сульфат бария
(\( \text{BaSO}_4 \)).

— Уравнение реакции (для \( \text{MgSO}_4 \)):

• Молекулярное:
  \( \text{MgSO}_4 \text{(р-р)} + \text{BaCl}_2 \text{(р-р)} \rightarrow \text{MgCl}_2 \text{(р-р)} + \text{BaSO}_4 \downarrow \text{(осадок)} \)
• Полное ионное уравнение:
  \(
  \text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + \text{BaSO}_4 \downarrow
  \)
• Сокращённое ионное:
  \( \text{Ba}^{2+} \text{(р-р)} + \text{SO}_4^{2-} \text{(р-р)} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow \)

Вывод по второй пробирке: Вторая пробирка содержит \( \text{MgSO}_4 \), что подтверждается образованием белых осадков как с нитратом свинца (II), так и с хлоридом бария.

Опыт 4: Продемонстрировать качественный состав веществ

Цель опыта: Применить знания о качественных реакциях для подтверждения наличия определенных ионов в заданных (уже известных) веществах.

а) Подтверждение качественного состава хлорида бария (\( \text{BaCl}_2 \))
— Ион для обнаружения: Чаще всего в хлориде бария подтверждают наличие иона бария \( \text{Ba}^{2+} \).
— Качественный реагент: Любой растворимый сульфат, например, сульфат магния (\( \text{MgSO}_4 \)) или серная кислота (\( \text{H}_2\text{SO}_4 \)).
— Наблюдение: При смешении образуется белый осадок сульфата бария.
— Объяснение: Ионы бария из \( \text{BaCl}_2 \) реагируют с сульфат-ионами из \( \text{MgSO}_4 \), образуя нерастворимый \( \text{BaSO}_4 \).

— Уравнения реакции:

• Молекулярное: \( \text{MgSO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{BaSO}_4 \downarrow \)
• Полное ионное: \( \text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + \text{BaSO}_4 \downarrow \)
• Сокращённое ионное: \( \text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow \)

б) Обнаружение сульфата магния (\( \text{MgSO}_4 \))
— Ион для обнаружения: Сульфат-ион \( \text{SO}_4^{2-} \).
— Качественный реагент: Хлорид бария (\( \text{BaCl}_2 \)) или любой другой растворимый солью бария.
— Наблюдение: При взаимодействии также образуется белый осадок сульфата бария.
— Объяснение: Ионы бария из \( \text{BaCl}_2 \) реагируют с сульфат-ионами из \( \text{MgSO}_4 \), образуя нерастворимый \( \text{BaSO}_4 \). Эта реакция является обратной по отношению к пункту «а» с точки зрения того, какой ион мы ищем, но результат тот же.

— Уравнения реакции:

• Молекулярное: \( \text{MgSO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{BaSO}_4 \downarrow \)
• Полное ионное: \( \text{Mg}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- + \text{BaSO}_4 \downarrow \)
• Сокращённое ионное: \( \text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow \)

в) Обнаружение карбоната аммония (\( (\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \))
— Ионы для обнаружения: Карбонат-ион \( \text{CO}_3^{2-} \) и аммоний-ион \( \text{NH}_4^+ \).
— Качественный реагент: Известковая вода (\( \text{Ca(OH)}_2 \)).
— Наблюдение: В результате взаимодействия образуется белый осадок карбоната кальция и выделяется аммиак с характерным резким запахом.

— Объяснение:

• Карбонат-ионы \( \text{CO}_3^{2-} \) реагируют с ионами кальция \( \text{Ca}^{2+} \) из известковой воды, образуя нерастворимый карбонат кальция (\( \text{CaCO}_3 \)).
• Аммоний-ионы \( \text{NH}_4^+ \) реагируют с гидроксид-ионами \( \text{OH}^- \) из известковой воды, образуя аммиак (\( \text{NH}_3 \)) и воду (\( \text{H}_2\text{O} \)). Аммиак — это газ с характерным запахом.

— Уравнение реакции:

• Молекулярное: \( \text{Ca(OH)}_2 + (\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2\text{NH}_3 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O} \)
  (Здесь \( \downarrow \) указывает на образование осадка, а \( \uparrow \) — на выделение газа.)

Эти качественные реакции позволяют однозначно идентифицировать присутствие соответствующих ионов в растворах.