Практическая работа 2. Вариант 1, страница 61 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

Практическая работа 2

Реакции ионного обмена между растворами электролитов

Цель: закрепить знания о реакциях ионного обмена, условиях и признаках их протекания. Развивать умения проводить химический эксперимент и анализировать его результаты.

Оборудование и реактивы: штатив для пробирок, пробирки; растворы индикаторов, карбоната натрия, сульфата меди(II), сульфата натрия, гидроксида натрия, хлорида натрия, нитрата натрия, карбоната калия, сульфата магния, хлорида железа(III), хлорида бария, хлорида кальция, серной кислоты, азотной кислоты; соляная кислота.

Соблюдайте правила безопасного поведения!

Вариант 1

1. Исследуйте возможность протекания химических реакций между растворами электролитов:

а) карбоната натрия и соляной кислоты;

б) сульфата меди(II) и гидроксида натрия;

в) хлорида натрия и серной кислоты.

2. Вам выдан раствор сульфата натрия. Подберите реактив, который может реагировать с ним с образованием осадка.

3. Проведите реакцию нейтрализации раствора серной (соляной) кислоты в присутствии индикатора.

4. Проведите реакции, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

$$FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3$$

Уравнения всех возможных реакций запишите в молекулярной, полной ионной и сокращенной ионной формах.

1. Исследуйте возможность протекания химических реакций между растворами электролитов:

а) карбоната натрия и соляной кислоты;

Реакция ионного обмена между карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) и соляной кислотой ($HCl$) протекает до конца, так как в результате реакции выделяется углекислый газ ($CO_2$), что является одним из условий необратимости реакций ионного обмена.

Молекулярное уравнение:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: Реакция возможна, так как выделяется газ.

б) сульфата меди(II) и гидроксида натрия;

Реакция ионного обмена между сульфатом меди(II) ($CuSO_4$) и гидроксидом натрия ($NaOH$) протекает, поскольку образуется нерастворимое в воде вещество – гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$), который выпадает в виде осадка голубого цвета.

Молекулярное уравнение:

$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное уравнение:

$Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow$

Ответ: Реакция возможна, так как образуется осадок.

в) хлорида натрия и серной кислоты.

В водном растворе реакция ионного обмена между хлоридом натрия ($NaCl$) и серной кислотой ($H_2SO_4$) практически не протекает. Все исходные вещества и предполагаемые продукты реакции являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. В результате реакции не образуется ни осадок, ни газ, ни слабый электролит (например, вода).

Молекулярное уравнение:

$2NaCl + H_2SO_4 \leftrightarrow Na_2SO_4 + 2HCl$

Полное ионное уравнение показывает, что в растворе присутствуют те же ионы до и после реакции:

$2Na^+ + 2Cl^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \leftrightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H^+ + 2Cl^-$

Сокращенного ионного уравнения для данной реакции нет.

Ответ: Реакция в растворе не протекает до конца.

2. Вам выдан раствор сульфата натрия. Подберите реактив, который может реагировать с ним с образованием осадка.

Чтобы доказать наличие сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$) в растворе сульфата натрия ($Na_2SO_4$), необходимо добавить раствор, содержащий ионы бария ($Ba^{2+}$). Из предложенного списка реактивов подходит хлорид бария ($BaCl_2$). При смешивании растворов сульфата натрия и хлорида бария выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

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:

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

Ответ: Хлорид бария ($BaCl_2$).

3. Проведите реакцию нейтрализации раствора серной (соляной) кислоты в присутствии индикатора.

Реакция нейтрализации – это взаимодействие кислоты и основания с образованием соли и воды. Проведем реакцию между серной кислотой ($H_2SO_4$) и гидроксидом натрия ($NaOH$) с использованием индикатора фенолфталеина. В щелочной среде фенолфталеин имеет малиновую окраску, а в нейтральной и кислой – бесцветен.

Ход эксперимента: в пробирку с раствором гидроксида натрия добавляем несколько капель фенолфталеина, раствор становится малиновым. Затем по каплям приливаем раствор серной кислоты до тех пор, пока окраска не исчезнет. Это означает, что среда стала нейтральной.

Молекулярное уравнение:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

$2H^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение, отражающее суть реакции нейтрализации:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ответ: Реакция нейтрализации проведена; ее сущность заключается во взаимодействии ионов водорода ($H^+$) и гидроксид-ионов ($OH^-$) с образованием молекул воды.

4. Проведите реакции, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

$FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3$

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести две последовательные реакции.

1) $FeCl_3 \rightarrow Fe(OH)_3$

К раствору хлорида железа(III) ($FeCl_3$) необходимо добавить раствор щелочи, например, гидроксид натрия ($NaOH$). В результате реакции обмена образуется нерастворимый гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) в виде бурого осадка.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

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

2) $Fe(OH)_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3$

Полученный осадок гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$) является основанием, поэтому он будет реагировать с кислотами. Для получения нитрата железа(III) ($Fe(NO_3)_3$) к осадку нужно добавить азотную кислоту ($HNO_3$). Осадок растворится, и образуется раствор соли и вода.

Молекулярное уравнение:

$Fe(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $Fe(OH)_3$ - нерастворимое вещество):

$Fe(OH)_3\downarrow + 3H^+ + 3NO_3^- \rightarrow Fe^{3+} + 3NO_3^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe(OH)_3\downarrow + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$

Ответ: Превращения осуществляются путем добавления к раствору $FeCl_3$ раствора $NaOH$ для получения осадка $Fe(OH)_3$, а затем к этому осадку добавляют раствор $HNO_3$.