лабораторный опыт 11, страница 97 - гдз по химии 11 класс тетрадь для практических работ Сечко

1. В одну пробирку налейте раствор хлорида кальция, в другую — раствор нитрата кальция объемом по 1–2 см³. В каждую пробирку добавьте по несколько капель раствора карбоната натрия. Обратите внимание на цвет и плотность осадков. Укажите на рисунке формулы исходных веществ и продуктов реакции.

Решение:

При добавлении раствора карбоната натрия к растворам хлорида кальция и нитрата кальция происходят реакции обмена, в результате которых образуется нерастворимый карбонат кальция, выпадающий в виде белого плотного осадка.

Для пробирки с хлоридом кальция:

Исходные вещества: $CaCl_2$ (раствор хлорида кальция) и $Na_2CO_3$ (раствор карбоната натрия).

Уравнение реакции: $CaCl_2 (aq) + Na_2CO_3 (aq) \rightarrow CaCO_3 (s) \downarrow + 2NaCl (aq)$

Продукты реакции: $CaCO_3$ (белый осадок) и $NaCl$ (раствор хлорида натрия).

Наблюдение: Образуется белый, плотный осадок.

Формулы на рисунке:

• Добавляемое вещество (сверху): $Na_2CO_3$

• Вещество в пробирке до реакции: $CaCl_2$

• Осадок в пробирке после реакции: $CaCO_3$

• Растворимый продукт в пробирке после реакции: $NaCl$

Для пробирки с нитратом кальция:

Исходные вещества: $Ca(NO_3)_2$ (раствор нитрата кальция) и $Na_2CO_3$ (раствор карбоната натрия).

Уравнение реакции: $Ca(NO_3)_2 (aq) + Na_2CO_3 (aq) \rightarrow CaCO_3 (s) \downarrow + 2NaNO_3 (aq)$

Продукты реакции: $CaCO_3$ (белый осадок) и $NaNO_3$ (раствор нитрата натрия).

Наблюдение: Образуется белый, плотный осадок.

Формулы на рисунке:

• Добавляемое вещество (сверху): $Na_2CO_3$

• Вещество в пробирке до реакции: $Ca(NO_3)_2$

• Осадок в пробирке после реакции: $CaCO_3$

• Растворимый продукт в пробирке после реакции: $NaNO_3$

2. В две новые пробирки налейте такие же растворы хлорида кальция и нитрата кальция объемом по 1–2 см³. В каждую пробирку добавьте по несколько капель раствора сульфата натрия. Обратите внимание на отличие плотности осадков в данном опыте от осадков в первом опыте. Укажите на рисунке формулы исходных веществ и продуктов реакции.

Решение:

При добавлении раствора сульфата натрия к растворам хлорида кальция и нитрата кальция также происходят реакции обмена, в результате которых образуется малорастворимый сульфат кальция.

Для пробирки с хлоридом кальция:

Исходные вещества: $CaCl_2$ (раствор хлорида кальция) и $Na_2SO_4$ (раствор сульфата натрия).

Уравнение реакции: $CaCl_2 (aq) + Na_2SO_4 (aq) \rightarrow CaSO_4 (s) \downarrow + 2NaCl (aq)$

Продукты реакции: $CaSO_4$ (белый осадок) и $NaCl$ (раствор хлорида натрия).

Наблюдение: Образуется белый осадок, но он будет менее плотным или более мелкодисперсным по сравнению с осадком карбоната кальция из первого опыта, так как $CaSO_4$ обладает большей растворимостью, чем $CaCO_3$.

Формулы на рисунке:

• Добавляемое вещество (сверху): $Na_2SO_4$

• Вещество в пробирке до реакции: $CaCl_2$

• Осадок в пробирке после реакции: $CaSO_4$

• Растворимый продукт в пробирке после реакции: $NaCl$

Для пробирки с нитратом кальция:

Исходные вещества: $Ca(NO_3)_2$ (раствор нитрата кальция) и $Na_2SO_4$ (раствор сульфата натрия).

Уравнение реакции: $Ca(NO_3)_2 (aq) + Na_2SO_4 (aq) \rightarrow CaSO_4 (s) \downarrow + 2NaNO_3 (aq)$

Продукты реакции: $CaSO_4$ (белый осадок) и $NaNO_3$ (раствор нитрата натрия).

Наблюдение: Образуется белый осадок, менее плотный, чем $CaCO_3$.

Формулы на рисунке:

• Добавляемое вещество (сверху): $Na_2SO_4$

• Вещество в пробирке до реакции: $Ca(NO_3)_2$

• Осадок в пробирке после реакции: $CaSO_4$

• Растворимый продукт в пробирке после реакции: $NaNO_3$

3. Составьте уравнения химических реакций обнаружения ионов кальция в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Решение:

Обнаружение ионов кальция ($Ca^{2+}$) возможно с использованием реагентов, содержащих карбонат-ионы ($CO_3^{2-}$) или сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$).

Реакция с карбонат-ионами (например, с $Na_2CO_3$):

Молекулярное уравнение: $CaCl_2 (aq) + Na_2CO_3 (aq) \rightarrow CaCO_3 (s) \downarrow + 2NaCl (aq)$

Полное ионное уравнение: $Ca^{2+} (aq) + 2Cl^{-} (aq) + 2Na^{+} (aq) + CO_3^{2-} (aq) \rightarrow CaCO_3 (s) \downarrow + 2Na^{+} (aq) + 2Cl^{-} (aq)$

Сокращенное ионное уравнение: $Ca^{2+} (aq) + CO_3^{2-} (aq) \rightarrow CaCO_3 (s) \downarrow$

Реакция с сульфат-ионами (например, с $Na_2SO_4$):

Молекулярное уравнение: $CaCl_2 (aq) + Na_2SO_4 (aq) \rightarrow CaSO_4 (s) \downarrow + 2NaCl (aq)$

Полное ионное уравнение: $Ca^{2+} (aq) + 2Cl^{-} (aq) + 2Na^{+} (aq) + SO_4^{2-} (aq) \rightarrow CaSO_4 (s) \downarrow + 2Na^{+} (aq) + 2Cl^{-} (aq)$

Сокращенное ионное уравнение: $Ca^{2+} (aq) + SO_4^{2-} (aq) \rightarrow CaSO_4 (s) \downarrow$

4. Сделайте вывод о том, как можно обнаружить ионы кальция в растворе.

Решение:

Ионы кальция $Ca^{2+}$ в растворе можно обнаружить качественной реакцией, которая основана на образовании белого осадка при добавлении к исследуемому раствору солей, содержащих карбонат-ионы ($CO_3^{2-}$), или сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), или оксалат-ионы ($C_2O_4^{2-}$). Наличие белого осадка при добавлении таких реагентов свидетельствует о присутствии ионов кальция.

5. Укажите, какой из реактивов — карбонат натрия или сульфат натрия — предпочтительнее использовать для обнаружения ионов кальция в растворе. Почему?

Решение:

Для обнаружения ионов кальция в растворе предпочтительнее использовать раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$).

Причина: Предпочтение отдается карбонату натрия, потому что образующийся карбонат кальция ($CaCO_3$) является значительно менее растворимым соединением по сравнению с сульфатом кальция ($CaSO_4$). Чем ниже растворимость образующегося осадка, тем более чувствительной является реакция. Это означает, что даже при малых концентрациях ионов кальция в растворе, карбонат натрия вызовет образование более заметного и плотного белого осадка, что делает реакцию с ним более надежной и отчетливой для качественного анализа.