ГДЗ по Химии 8 Класс Практическая работа 7 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

РЕШЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ
«ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ»

Какие задачи можно решать с помощью химического эксперимента?

1. Реакция нейтрализации. С помощью выданных растворов-реактивов (гидроксид натрия, серная кислота, азотная кислота, сульфат меди(II), фенолфталеин) проведите четыре возможные реакции нейтрализации. 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, щёлочь 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 аммония.
Запишите уравнения реакций.

1. При добавлении фенолфталеина к раствору гидроксида натрия раствор приобретает малиновую окраску, что указывает на щелочную среду. При добавлении серной или азотной кислоты происходит обесцвечивание, подтверждающее реакцию нейтрализации:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O

Добавление сульфата меди (II) к раствору гидроксида натрия приводит к образованию синего осадка гидроксида меди:

2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

При добавлении серной или азотной кислоты осадок растворяется, что свидетельствует о реакции обмена:

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O

Cu(OH)₂ + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O

2. Получение соединений:

• Соли №1 и нерастворимого основания:
  2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
• Соли №2 и металла:
  CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu
• Соли №3 и кислоты:
  Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂CO₃
• Соли №4:
  NaOH + HCl → NaCl + H₂O

3. Свойства серной кислоты:

При добавлении лакмуса к раствору серной кислоты он окрашивается в красный цвет, что указывает на наличие атомов водорода в составе кислоты.

Добавление хлорида бария приводит к образованию белого осадка сульфата бария, что подтверждает присутствие сульфат-аниона:

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

4. Свойства известковой воды:

При добавлении карбоната натрия к известковой воде образуется белый осадок карбоната кальция, подтверждающий наличие ионов кальция:

Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaOH

Добавление фенолфталеина к известковой воде вызывает малиновое окрашивание, что свидетельствует о наличии гидроксид-анионов.

5. Анализ веществ:

а) Наличие хлорида:

Белый осадок хлорида серебра образуется при реакции:

BaCl₂ + 2AgNO₃ → Ba(NO₃)₂ + 2AgCl↓

Наличие бария подтверждается выпадением белого осадка сульфата бария:

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl

б) Наличие сульфата:

Белый осадок сульфата бария образуется при реакции:

(NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NH₄Cl

Наличие аммония подтверждается выделением аммиака с характерным запахом:

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O

РЕШЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ
«ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ»

Химический эксперимент является ключевым инструментом для изучения свойств веществ, подтверждения теоретических знаний, идентификации неизвестных соединений и синтеза новых. Он позволяет наблюдать химические превращения в действии и понимать их сущность.

1. Реакция нейтрализации.

Реакция нейтрализации – это взаимодействие кислоты с основанием, в результате которого образуются соль и вода. Она характеризуется исчезновением кислотных и основных свойств исходных веществ. Для определения момента нейтрализации используются индикаторы, изменяющие свой цвет в зависимости от pH среды.

В данном эксперименте в качестве основания используется гидроксид натрия (NaOH), который является сильной щелочью. При добавлении к его раствору индикатора фенолфталеина раствор приобретает малиновую окраску. Это происходит потому, что в щелочной среде фенолфталеин меняет свой цвет на малиновый, подтверждая наличие гидроксид-ионов (OH⁻).

При постепенном добавлении серной кислоты (H₂SO₄) или азотной кислоты (HNO₃) к малиновому раствору гидроксида натрия происходит обесцвечивание раствора. Это означает, что кислота прореагировала со всей щелочью, и среда стала нейтральной или слабокислой, при которой фенолфталеин бесцветен. Это и есть реакция нейтрализации.

Уравнения реакций:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O (образуется сульфат натрия и вода)

NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O (образуется нитрат натрия и вода)

В обоих случаях образуются растворимые соли и вода.

Для демонстрации нейтрализации нерастворимого основания сначала необходимо его получить. При добавлении раствора сульфата меди(II) (CuSO₄) к раствору гидроксида натрия (NaOH) происходит реакция обмена, в результате которой образуется синий студенистый осадок гидроксида меди(II) (Cu(OH)₂). Это нерастворимое основание.

Уравнение реакции:

2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (образуется гидроксид меди(II) и сульфат натрия)

Полученный осадок гидроксида меди(II) является основанием и, как и растворимые щелочи, способен реагировать с кислотами. При добавлении серной или азотной кислоты к осадку гидроксида меди(II) происходит его растворение. Это также реакция нейтрализации, но с нерастворимым основанием. В результате образуются растворимые соли меди и вода.

Уравнения реакций:

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O (образуется сульфат меди(II) и вода)

Cu(OH)₂ + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O (образуется нитрат меди(II) и вода)

Осадок исчезает, так как продукты реакции (соли меди) растворимы в воде.

2. Получение соединений.

Химические реакции позволяют получать различные классы неорганических соединений из доступных реагентов.

Получение нерастворимого основания и соли:

Как было описано выше, при смешивании гидроксида натрия и сульфата меди(II) происходит реакция ионного обмена, приводящая к образованию нерастворимого гидроксида меди(II) (синий осадок) и растворимой соли сульфата натрия.

2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Получение соли и металла:

Эта реакция является примером реакции замещения, где более активный металл вытесняет менее активный металл из раствора его соли. Железо (Fe) является более активным металлом, чем медь (Cu). При опускании железного предмета (например, гвоздя) в раствор сульфата меди(II) (голубого цвета) на поверхности железа постепенно образуется красный налет меди, а раствор обесцвечивается (или становится бледно-зеленым, если образуется FeSO₄).

CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu (образуется сульфат железа(II) и металлическая медь)

Получение соли и кислоты:

При взаимодействии карбоната натрия (Na₂CO₃), который является солью слабой кислоты, с сильной соляной кислотой (HCl) происходит реакция ионного обмена. Образуется соль хлорид натрия (NaCl) и угольная кислота (H₂CO₃). Однако угольная кислота очень неустойчива и немедленно разлагается на воду (H₂O) и углекислый газ (CO₂), который выделяется в виде пузырьков (бурное вскипание).

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂CO₃ (или 2NaCl + H₂O + CO₂↑)

Таким образом, мы получаем соль (хлорид натрия) и косвенно кислоту (угольную кислоту, которая затем разлагается).

Получение соли:

Это классическая реакция нейтрализации между сильной щелочью (гидроксид натрия) и сильной кислотой (соляная кислота), приводящая к образованию нейтральной соли (хлорида натрия) и воды.

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

3. Идентификация кислоты.

Для подтверждения, что перед нами серная кислота, необходимо провести качественные реакции на ее составные части: ионы водорода (H⁺), которые определяют кислотные свойства, и сульфат-ионы (SO₄²⁻).

Обнаружение кислотных свойств (ионов водорода):

Самый простой способ – использовать кислотно-основные индикаторы. При добавлении лакмуса к раствору серной кислоты он окрашивается в красный цвет. Это универсальное свойство всех кислот, указывающее на наличие ионов водорода и кислую среду (pH < 7).

Обнаружение сульфат-ионов (SO₄²⁻):

Специфическим реактивом на сульфат-ионы являются ионы бария (Ba²⁺), которые обычно добавляют в виде растворимой соли, например, хлорида бария (BaCl₂). При взаимодействии сульфат-ионов с ионами бария образуется нерастворимый в воде и кислотах белый кристаллический осадок сульфата бария (BaSO₄). Этот осадок является характерным признаком наличия сульфат-ионов.

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

Образование белого осадка, не растворяющегося в соляной кислоте, однозначно подтверждает присутствие сульфат-ионов.

4. Идентификация основания.

Для идентификации гидроксида кальция (известковой воды) необходимо обнаружить наличие ионов кальция (Ca²⁺) и гидроксид-ионов (OH⁻). Известковая вода – это насыщенный раствор гидроксида кальция, который является малорастворимым основанием.

Обнаружение гидроксид-ионов (OH⁻):

Как и в случае с гидроксидом натрия, для обнаружения гидроксид-ионов используется индикатор фенолфталеин. При добавлении фенолфталеина к известковой воде раствор приобретает малиновое окрашивание, что свидетельствует о щелочной среде и наличии гидроксид-ионов.

Обнаружение ионов кальция (Ca²⁺):

Для обнаружения ионов кальция используется реакция с карбонат-ионами (CO₃²⁻), которые обычно добавляют в виде раствора карбоната натрия (Na₂CO₃). При взаимодействии ионов кальция с карбонат-ионами образуется нерастворимый белый осадок карбоната кальция (CaCO₃). Этот осадок является характерным признаком наличия ионов кальция.

Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaOH

Наблюдение белого осадка подтверждает присутствие ионов кальция.

5. Идентификация солей.

Идентификация соли требует проведения качественных реакций как на катион, так и на анион, входящие в ее состав.

а) Хлорид бария (BaCl₂):

Эта соль состоит из катиона бария (Ba²⁺) и аниона хлорида (Cl⁻).

Обнаружение ионов бария (Ba²⁺):

Как уже упоминалось, для обнаружения ионов бария используется реакция с сульфат-ионами. При добавлении раствора сульфата натрия (Na₂SO₄) или серной кислоты (H₂SO₄) к раствору хлорида бария выпадает белый осадок сульфата бария (BaSO₄), нерастворимый в кислотах.

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl

Обнаружение хлорид-ионов (Cl⁻):

Специфическим реактивом на хлорид-ионы являются ионы серебра (Ag⁺), которые обычно добавляют в виде раствора нитрата серебра (AgNO₃). При взаимодействии хлорид-ионов с ионами серебра образуется белый творожистый осадок хлорида серебра (AgCl), который темнеет на свету и растворяется в растворе аммиака.

BaCl₂ + 2AgNO₃ → Ba(NO₃)₂ + 2AgCl↓

Наблюдение белого осадка, характерного для AgCl, подтверждает присутствие хлорид-ионов.

б) Сульфат аммония ((NH₄)₂SO₄):

Эта соль состоит из катиона аммония (NH₄⁺) и аниона сульфата (SO₄²⁻).

Обнаружение сульфат-ионов (SO₄²⁻):

Для обнаружения сульфат-ионов используется та же реакция, что и для серной кислоты или ионов бария. При добавлении раствора хлорида бария (BaCl₂) к раствору сульфата аммония выпадает белый осадок сульфата бария (BaSO₄), нерастворимый в кислотах.

(NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NH₄Cl

Обнаружение ионов аммония (NH₄⁺):

Ионы аммония можно обнаружить, воздействуя на них сильной щелочью (например, гидроксидом натрия, NaOH) при нагревании. В результате реакции выделяется газ аммиак (NH₃), который обладает характерным резким запахом. Запах аммиака легко узнаваем. Также можно поднести влажную красную лакмусовую бумажку к отверстию пробирки – она посинеет, так как аммиак является щелочным газом.

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O

Появление характерного запаха аммиака является подтверждением наличия ионов аммония.