Лабораторный опыт 5, страница 247 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

Лабораторный опыт 5

Качественные реакции на ионы кальция и бария

Качественные реакции на ионы кальция находят широкое применение при анализе лекарственных препаратов, исследовании природной воды, некоторых продуктов питания. Обнаружение ионов бария играет важную роль в определении состава эмалей и керамической плитки, в криминалистике.

В одну из двух пробирок налейте раствор хлорида кальция, а в другую — раствор хлорида бария (объемы растворов равны примерно $1 \text{ см}^3$). К раствору соли кальция добавьте такой же объем раствора карбоната натрия, а к раствору соли бария — такой же объем раствора сульфата натрия. Отметьте окраску осадков, выпавших в обеих пробирках.

Составьте уравнения химических реакций в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах.

Жесткость природной воды и способы ее уменьшения

Вода океанов и морей, озер и рек, как и вода из колодца или водопровода, всегда содержит различные растворенные примеси. Чаще всего это соли — гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды кальция, магния, железа, натрия и калия. Из них особое влияние на потребительские качества воды оказывают соли двух металлов — кальция и магния. Если их содержание достаточно высоко, вода называется жесткой. В такой воде плохо развариваются овощи, снижается эффективность моющих средств.

Рис. 136. Накипь на нагревательном элементе стиральной машины

При использовании жесткой воды на внутренней поверхности водопроводных труб, радиаторов отопления, чайников, на теплоэлектронагревателях (ТЭНах) стиральных машин образуется плотный слой серого цвета — накипь (рис. 136). Она плохо проводит теплоту, вследствие чего увеличивается расход топлива (электроэнергии), ускоряется изнашивание паровых котлов, котельных установок.

В зависимости от природы анионов, которые вместе с катионами кальция и магния содержатся в природной воде, различают ее карбонатную (временную) и некарбонатную (постоянную) жесткость. Карбонатная жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов $Ca(HCO_3)_2$ и $Mg(HCO_3)_2$. При наличии в воде других солей кальция и магния (сульфатов, хлоридов) ее жесткость называют некарбонатной. Поскольку практически всегда в природной воде содержатся соли всех перечисленных видов, говорят о ее общей жесткости.

Решение

Согласно условию, необходимо провести две химические реакции и записать их уравнения в трех формах.

1. Взаимодействие раствора хлорида кальция с раствором карбоната натрия

При смешивании растворов хлорида кальция ($CaCl_2$) и карбоната натрия ($Na_2CO_3$) происходит реакция ионного обмена. Образуется нерастворимый в воде карбонат кальция ($CaCO_3$), который выпадает в виде белого осадка. Второй продукт, хлорид натрия ($NaCl$), остается в растворе.

Молекулярное уравнение:

$CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Полное ионное уравнение (записываем сильные электролиты в виде ионов):

$Ca^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение (исключаем одинаковые ионы из обеих частей уравнения, так называемые ионы-наблюдатели $Na^+$ и $Cl^-$):

$Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

2. Взаимодействие раствора хлорида бария с раствором сульфата натрия

При смешивании растворов хлорида бария ($BaCl_2$) и сульфата натрия ($Na_2SO_4$) также протекает реакция ионного обмена. В результате образуется нерастворимый сульфат бария ($BaSO_4$), который выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка. Хлорид натрия ($NaCl$) остается в растворе.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение (исключаем ионы-наблюдатели $Na^+$ и $Cl^-$):

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

Таким образом, в обеих пробирках наблюдается выпадение осадков белого цвета.

Ответ:

В обеих пробирках выпадают осадки белого цвета.

Уравнения для реакции хлорида кальция и карбоната натрия:

• Молекулярное: $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$
• Полное ионное: $Ca^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$
• Сокращенное ионное: $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

Уравнения для реакции хлорида бария и сульфата натрия:

• Молекулярное: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$
• Полное ионное: $Ba^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$
• Сокращенное ионное: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$