Номер 5, страница 263 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Предложите план распознавания растворов нитратов кальция и натрия, находящихся в двух пронумерованных пробирках.

Дано:

Две пронумерованные пробирки с водными растворами нитрата кальция ($Ca(NO_3)_2$) и нитрата натрия ($NaNO_3$).

Найти:

План распознавания, в какой из пробирок находится каждый из растворов.

Решение:

Чтобы различить растворы нитрата кальция и нитрата натрия, необходимо провести качественную реакцию, которая позволит идентифицировать один из катионов: кальция ($Ca^{2+}$) или натрия ($Na^{+}$). Анион в обоих растворах одинаковый (нитрат-ион $NO_3^{-}$), поэтому реакции на него не помогут в распознавании.

Ионы кальция ($Ca^{2+}$) образуют нерастворимые соли с некоторыми анионами, в то время как почти все соли натрия растворимы в воде. Этим различием можно воспользоваться. В качестве реагента для обнаружения ионов кальция удобно использовать раствор растворимого карбоната, например, карбоната натрия ($Na_2CO_3$) или карбоната калия ($K_2CO_3$). При добавлении карбонат-ионов ($CO_3^{2-}$) к раствору, содержащему ионы кальция ($Ca^{2+}$), выпадает белый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$). В то же время, нитрат натрия с карбонатом натрия не реагирует, так как все вещества в растворе остаются в виде ионов.

План эксперимента:

1. Отобрать из каждой пронумерованной пробирки небольшие пробы растворов в две отдельные чистые пробирки.

2. В каждую из пробирок с отобранными пробами добавить несколько капель раствора карбоната натрия ($Na_2CO_3$).

3. Внимательно наблюдать за изменениями в обеих пробирках.

Ожидаемые результаты и уравнения реакций:

В той пробирке, где находился раствор нитрата кальция, будет наблюдаться образование белого осадка. Это происходит в соответствии с уравнением реакции:

$Ca(NO_3)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaNO_3$

В сокращенном ионном виде реакция выглядит так:

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

В той пробирке, где находился раствор нитрата натрия, видимых изменений не произойдет, так как реакция ионного обмена не идет (не образуется осадок, газ или слабый электролит):

$NaNO_3 + Na_2CO_3 \rightarrow$ реакция не идет.

Таким образом, по наличию или отсутствию белого осадка можно однозначно определить, в какой из пробирок находится нитрат кальция, а в какой – нитрат натрия.

Ответ:

План распознавания растворов:

1. Отобрать из каждой пронумерованной пробирки пробы в две другие чистые пробирки.

2. Добавить в каждую пробу несколько капель раствора карбоната натрия ($Na_2CO_3$).

3. Та пробирка, в которой выпадет белый осадок, содержит раствор нитрата кальция ($Ca(NO_3)_2$).

4. Та пробирка, в которой раствор останется прозрачным, содержит раствор нитрата натрия ($NaNO_3$).