Номер 5, страница 151 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Укажите реагенты и индикаторы, с помощью которых можно различить растворы $Ca(OH)_2$ и $H_2SO_4$: лакмус, метилоранж, фенолфталеин, универсальная индикаторная бумага, $CO_2$, $BaCl_2$, $CuCl_2$, $Fe$ (опилки), $NaHCO_3$, $KF$, $FeCl_3$, $H_3PO_4$. Укажите качественные признаки реакций, напишите их уравнения в молекулярной, полной и сокращённой ионной формах.

Для того чтобы различить растворы гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ (щелочь) и серной кислоты $H_2SO_4$ (кислота), можно использовать следующие реагенты и индикаторы из предложенного списка.

1. Индикаторы (лакмус, метилоранж, фенолфталеин, универсальная индикаторная бумага)

Индикаторы изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора (кислой или щелочной).

Лакмус:

В растворе $Ca(OH)_2$ (щелочная среда) лакмус станет синим. В растворе $H_2SO_4$ (кислая среда) он станет красным.

Метилоранж:

В растворе $Ca(OH)_2$ метилоранж станет желтым. В растворе $H_2SO_4$ он станет красным.

Фенолфталеин:

В растворе $Ca(OH)_2$ фенолфталеин станет малиновым. В растворе $H_2SO_4$ он останется бесцветным.

Универсальная индикаторная бумага:

В растворе $Ca(OH)_2$ бумага покажет сине-фиолетовый цвет (pH > 7). В растворе $H_2SO_4$ бумага покажет красно-оранжевый цвет (pH < 7).

Ответ: Все четыре индикатора подходят для различения данных растворов, так как они дают разную окраску в кислой и щелочной среде.

2. $CO_2$ (углекислый газ)

При пропускании углекислого газа через раствор $Ca(OH)_2$ наблюдается помутнение раствора из-за образования белого осадка карбоната кальция.

Молекулярное уравнение:

$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Ca^{2+} + 2OH^- + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение:

$Ca^{2+} + 2OH^- + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

При пропускании углекислого газа через раствор $H_2SO_4$ видимых изменений не происходит.

Ответ: Углекислый газ подходит для различения растворов.

3. $BaCl_2$ (хлорид бария)

При добавлении раствора хлорида бария к раствору $H_2SO_4$ выпадает белый кристаллический осадок сульфата бария, нерастворимый в кислотах.

Молекулярное уравнение:

$H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

Полное ионное уравнение:

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

Сокращённое ионное уравнение:

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

При добавлении хлорида бария к раствору $Ca(OH)_2$ видимых изменений не происходит.

Ответ: Хлорид бария подходит для различения растворов.

4. $CuCl_2$ (хлорид меди(II))

При добавлении раствора хлорида меди(II) к раствору $Ca(OH)_2$ образуется голубой студенистый осадок гидроксида меди(II).

Молекулярное уравнение:

$Ca(OH)_2 + CuCl_2 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + CaCl_2$

Полное ионное уравнение:

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

Сокращённое ионное уравнение:

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

При добавлении хлорида меди(II) к раствору $H_2SO_4$ видимых изменений не происходит.

Ответ: Хлорид меди(II) подходит для различения растворов.

5. $Fe$ (железо)

При добавлении железных опилок к раствору $H_2SO_4$ наблюдается выделение пузырьков газа (водорода).

Молекулярное уравнение:

$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение:

$Fe + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + H_2 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение:

$Fe + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2 \uparrow$

При добавлении железных опилок к раствору $Ca(OH)_2$ видимых изменений не происходит.

Ответ: Железо подходит для различения растворов.

6. $NaHCO_3$ (гидрокарбонат натрия)

Данный реагент реагирует с обоими растворами, но с разными качественными признаками.

При добавлении к раствору $Ca(OH)_2$ образуется белый осадок карбоната кальция.

Молекулярное уравнение:

$Ca(OH)_2 + NaHCO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + NaOH + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Ca^{2+} + 2OH^- + Na^+ + HCO_3^- \rightarrow CaCO_3 \downarrow + Na^+ + OH^- + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение:

$Ca^{2+} + OH^- + HCO_3^- \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

При добавлении к раствору $H_2SO_4$ наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха (углекислого газа).

Молекулярное уравнение:

$H_2SO_4 + 2NaHCO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O + 2CO_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2H^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2HCO_3^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O + 2CO_2 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение:

$H^+ + HCO_3^- \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ: Гидрокарбонат натрия подходит для различения растворов.

7. $KF$ (фторид калия)

При добавлении раствора фторида калия к раствору $Ca(OH)_2$ образуется белый малорастворимый осадок фторида кальция.

Молекулярное уравнение:

$Ca(OH)_2 + 2KF \rightarrow CaF_2 \downarrow + 2KOH$

Полное ионное уравнение:

$Ca^{2+} + 2OH^- + 2K^+ + 2F^- \rightarrow CaF_2 \downarrow + 2K^+ + 2OH^-$

Сокращённое ионное уравнение:

$Ca^{2+} + 2F^- \rightarrow CaF_2 \downarrow$

При добавлении фторида калия к раствору $H_2SO_4$ видимых изменений не происходит.

Ответ: Фторид калия подходит для различения растворов.

8. $FeCl_3$ (хлорид железа(III))

При добавлении раствора хлорида железа(III) к раствору $Ca(OH)_2$ образуется объёмный бурый осадок гидроксида железа(III).

Молекулярное уравнение:

$3Ca(OH)_2 + 2FeCl_3 \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3CaCl_2$

Полное ионное уравнение:

$3Ca^{2+} + 6OH^- + 2Fe^{3+} + 6Cl^- \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3Ca^{2+} + 6Cl^-$

Сокращённое ионное уравнение:

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

При добавлении хлорида железа(III) к раствору $H_2SO_4$ видимых изменений не происходит.

Ответ: Хлорид железа(III) подходит для различения растворов.

9. $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота)

При добавлении ортофосфорной кислоты к раствору $Ca(OH)_2$ происходит реакция нейтрализации с образованием белого осадка фосфата кальция.

Молекулярное уравнение:

$3Ca(OH)_2 + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6H_2O$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $H_3PO_4$ - кислота средней силы):

$3Ca^{2+} + 6OH^- + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6H_2O$

Сокращённое ионное уравнение (в данном виде совпадает с полным):

$3Ca^{2+} + 6OH^- + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6H_2O$

При добавлении ортофосфорной кислоты к раствору $H_2SO_4$ видимых изменений не происходит, так как обе являются кислотами.

Ответ: Ортофосфорная кислота подходит для различения растворов.