Номер 1, страница 24 - гдз по химии 11 класс тетрадь для практических работ Сечко

Задание 1

На рисунке изображена химическая реакция в двух пробирках: из одной пробирки раствор сульфата натрия ($\text{Na}_2\text{SO}_4$) или нитрата бария ($\text{Ba}(\text{NO}_3)_2$) приливается в другую, содержащую второе вещество. В результате реакции в нижней пробирке образуется осадок. Признак химической реакции: выпадение белого осадка. Формулы веществ: исходные вещества — $\text{Na}_2\text{SO}_4$ и $\text{Ba}(\text{NO}_3)_2$; продукты реакции — $\text{BaSO}_4$ (осадок) и $\text{NaNO}_3$.

1. Составьте уравнение химической реакции в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное уравнение:

$\text{Na}_2\text{SO}_4 (\text{aq}) + \text{Ba}(\text{NO}_3)_2 (\text{aq}) \rightarrow \text{BaSO}_4 (\text{s})\downarrow + 2\text{NaNO}_3 (\text{aq})$

Полное ионное уравнение:

$2\text{Na}^+ (\text{aq}) + \text{SO}_4^{2-} (\text{aq}) + \text{Ba}^{2+} (\text{aq}) + 2\text{NO}_3^- (\text{aq}) \rightarrow \text{BaSO}_4 (\text{s})\downarrow + 2\text{Na}^+ (\text{aq}) + 2\text{NO}_3^- (\text{aq})$

Сокращенное ионное уравнение:

$\text{Ba}^{2+} (\text{aq}) + \text{SO}_4^{2-} (\text{aq}) \rightarrow \text{BaSO}_4 (\text{s})\downarrow$

2. Сделайте вывод о свойствах солей как электролитов.

Соли являются сильными электролитами. В водных растворах они практически полностью диссоциируют на ионы – катионы металла (или катион аммония) и анионы кислотного остатка. Реакции между растворами солей (реакции ионного обмена) протекают до конца, если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок), газ или малодиссоциирующее вещество (слабый электролит). В данном случае образовался нерастворимый в воде сульфат бария, что подтверждает протекание реакции и показывает, что соли диссоциируют на ионы, которые взаимодействуют между собой.

Задание 2

Уравнение электролитической диссоциации хлорида аммония:

$\text{NH}_4\text{Cl} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{Cl}^-$

Результаты исследования для определения ионов хлорида аммония:

1. Составьте уравнение химической реакции определения хлорид-иона в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное уравнение:

$\text{NH}_4\text{Cl} (\text{aq}) + \text{AgNO}_3 (\text{aq}) \rightarrow \text{AgCl} (\text{s})\downarrow + \text{NH}_4\text{NO}_3 (\text{aq})$

Полное ионное уравнение:

$\text{NH}_4^+ (\text{aq}) + \text{Cl}^- (\text{aq}) + \text{Ag}^+ (\text{aq}) + \text{NO}_3^- (\text{aq}) \rightarrow \text{AgCl} (\text{s})\downarrow + \text{NH}_4^+ (\text{aq}) + \text{NO}_3^- (\text{aq})$

Сокращенное ионное уравнение:

$\text{Ag}^+ (\text{aq}) + \text{Cl}^- (\text{aq}) \rightarrow \text{AgCl} (\text{s})\downarrow$

2. Составьте уравнение химической реакции определения катиона аммония в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное уравнение:

$\text{NH}_4\text{Cl} (\text{aq}) + \text{NaOH} (\text{aq}) \xrightarrow{t} \text{NaCl} (\text{aq}) + \text{NH}_3 (\text{g})\uparrow + \text{H}_2\text{O} (\text{l})$

Полное ионное уравнение:

$\text{NH}_4^+ (\text{aq}) + \text{Cl}^- (\text{aq}) + \text{Na}^+ (\text{aq}) + \text{OH}^- (\text{aq}) \xrightarrow{t} \text{Na}^+ (\text{aq}) + \text{Cl}^- (\text{aq}) + \text{NH}_3 (\text{g})\uparrow + \text{H}_2\text{O} (\text{l})$

Сокращенное ионное уравнение:

$\text{NH}_4^+ (\text{aq}) + \text{OH}^- (\text{aq}) \xrightarrow{t} \text{NH}_3 (\text{g})\uparrow + \text{H}_2\text{O} (\text{l})$

3. Сделайте вывод о возможности обнаружения ионов в растворах.

Ионы в растворах можно однозначно обнаружить при помощи специфических качественных реакций. Эти реакции сопровождаются легко наблюдаемыми внешними признаками, такими как образование осадка определенного цвета, выделение газа с характерным запахом, или изменение цвета раствора. Выбор реактива зависит от химических свойств определяемого иона и его способности к образованию нерастворимых соединений, газов или характерно окрашенных растворов с конкретным реактивом.

Задание 3

Уравнение электролитической диссоциации фосфата калия:

$\text{K}_3\text{PO}_4 \rightleftharpoons 3\text{K}^+ + \text{PO}_4^{3-}$

$\text{K}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons 2\text{K}^+ + \text{CO}_3^{2-}$

Результаты исследования для определения фосфата калия и карбоната калия:

1. Составьте уравнение химической реакции определения фосфат-иона в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное уравнение:

$\text{K}_3\text{PO}_4 (\text{aq}) + 3\text{AgNO}_3 (\text{aq}) \rightarrow \text{Ag}_3\text{PO}_4 (\text{s})\downarrow + 3\text{KNO}_3 (\text{aq})$

Полное ионное уравнение:

$3\text{K}^+ (\text{aq}) + \text{PO}_4^{3-} (\text{aq}) + 3\text{Ag}^+ (\text{aq}) + 3\text{NO}_3^- (\text{aq}) \rightarrow \text{Ag}_3\text{PO}_4 (\text{s})\downarrow + 3\text{K}^+ (\text{aq}) + 3\text{NO}_3^- (\text{aq})$

Сокращенное ионное уравнение:

$3\text{Ag}^+ (\text{aq}) + \text{PO}_4^{3-} (\text{aq}) \rightarrow \text{Ag}_3\text{PO}_4 (\text{s})\downarrow$

2. Составьте уравнение химической реакции определения карбонат-иона в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное уравнение:

$\text{K}_2\text{CO}_3 (\text{aq}) + 2\text{HCl} (\text{aq}) \rightarrow 2\text{KCl} (\text{aq}) + \text{H}_2\text{O} (\text{l}) + \text{CO}_2 (\text{g})\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2\text{K}^+ (\text{aq}) + \text{CO}_3^{2-} (\text{aq}) + 2\text{H}^+ (\text{aq}) + 2\text{Cl}^- (\text{aq}) \rightarrow 2\text{K}^+ (\text{aq}) + 2\text{Cl}^- (\text{aq}) + \text{H}_2\text{O} (\text{l}) + \text{CO}_2 (\text{g})\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$\text{CO}_3^{2-} (\text{aq}) + 2\text{H}^+ (\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O} (\text{l}) + \text{CO}_2 (\text{g})\uparrow$

3. Сделайте вывод о возможности обнаружения ионов в растворах.

Аналогично Заданию 2, ионы в растворах можно надежно идентифицировать с помощью качественных реакций, основанных на образовании видимых признаков: осадков, газов, или характерных изменений цвета. Это позволяет различать вещества, даже если их катионы идентичны (как в данном случае, калий), путем определения их уникальных анионов.

Задание 4

Минеральные удобрения: нитрат кальция ($\text{Ca}(\text{NO}_3)_2$) и сульфат аммония ($(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$). Оба вещества хорошо растворимы в воде.

Результаты исследования растворов веществ:

1. Составьте уравнения химических реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Реакция определения катиона кальция ($\text{Ca}^{2+}$) с гидроксидом натрия:

Молекулярное уравнение:

$\text{Ca}(\text{NO}_3)_2 (\text{aq}) + 2\text{NaOH} (\text{aq}) \rightarrow \text{Ca}(\text{OH})_2 (\text{s})\downarrow + 2\text{NaNO}_3 (\text{aq})$

Полное ионное уравнение:

$\text{Ca}^{2+} (\text{aq}) + 2\text{NO}_3^- (\text{aq}) + 2\text{Na}^+ (\text{aq}) + 2\text{OH}^- (\text{aq}) \rightarrow \text{Ca}(\text{OH})_2 (\text{s})\downarrow + 2\text{Na}^+ (\text{aq}) + 2\text{NO}_3^- (\text{aq})$

Сокращенное ионное уравнение:

$\text{Ca}^{2+} (\text{aq}) + 2\text{OH}^- (\text{aq}) \rightarrow \text{Ca}(\text{OH})_2 (\text{s})\downarrow$

Реакция определения аниона сульфата ($\text{SO}_4^{2-}$) с хлоридом бария:

Молекулярное уравнение:

$(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 (\text{aq}) + \text{BaCl}_2 (\text{aq}) \rightarrow \text{BaSO}_4 (\text{s})\downarrow + 2\text{NH}_4\text{Cl} (\text{aq})$

Полное ионное уравнение:

$2\text{NH}_4^+ (\text{aq}) + \text{SO}_4^{2-} (\text{aq}) + \text{Ba}^{2+} (\text{aq}) + 2\text{Cl}^- (\text{aq}) \rightarrow \text{BaSO}_4 (\text{s})\downarrow + 2\text{NH}_4^+ (\text{aq}) + 2\text{Cl}^- (\text{aq})$

Сокращенное ионное уравнение:

$\text{Ba}^{2+} (\text{aq}) + \text{SO}_4^{2-} (\text{aq}) \rightarrow \text{BaSO}_4 (\text{s})\downarrow$

Реакция определения катиона аммония ($\text{NH}_4^+$) с гидроксидом натрия:

Молекулярное уравнение:

$(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 (\text{aq}) + 2\text{NaOH} (\text{aq}) \xrightarrow{t} \text{Na}_2\text{SO}_4 (\text{aq}) + 2\text{NH}_3 (\text{g})\uparrow + 2\text{H}_2\text{O} (\text{l})$

Полное ионное уравнение:

$2\text{NH}_4^+ (\text{aq}) + \text{SO}_4^{2-} (\text{aq}) + 2\text{Na}^+ (\text{aq}) + 2\text{OH}^- (\text{aq}) \xrightarrow{t} 2\text{Na}^+ (\text{aq}) + \text{SO}_4^{2-} (\text{aq}) + 2\text{NH}_3 (\text{g})\uparrow + 2\text{H}_2\text{O} (\text{l})$

Сокращенное ионное уравнение:

$2\text{NH}_4^+ (\text{aq}) + 2\text{OH}^- (\text{aq}) \xrightarrow{t} \text{2NH}_3 (\text{g})\uparrow + \text{2H}_2\text{O} (\text{l})$

2. Рассчитайте и сравните питательную ценность выданных азотных удобрений.

Дано:

Удобрения: нитрат кальция ($\text{Ca}(\text{NO}_3)_2$), сульфат аммония ($(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$).

Относительные атомные массы: $\text{Ca} \approx 40.08$, $\text{N} \approx 14.01$, $\text{O} \approx 16.00$, $\text{H} \approx 1.008$, $\text{S} \approx 32.07$.

Найти:

Массовую долю азота ($\text{w}(\text{N})$) в каждом удобрении и сравнить их.

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу нитрата кальция ($\text{Ca}(\text{NO}_3)_2$):

$M(\text{Ca}(\text{NO}_3)_2) = M(\text{Ca}) + 2 \times (M(\text{N}) + 3 \times M(\text{O}))$

$M(\text{Ca}(\text{NO}_3)_2) = 40.08 + 2 \times (14.01 + 3 \times 16.00) = 40.08 + 2 \times (14.01 + 48.00) = 40.08 + 2 \times 62.01 = 40.08 + 124.02 = 164.10 \text{ г/моль}$

Масса азота в 1 моль $\text{Ca}(\text{NO}_3)_2$: $2 \times 14.01 = 28.02 \text{ г/моль}$.

Массовая доля азота в нитрате кальция:

$\text{w}(\text{N})_{\text{Ca}(\text{NO}_3)_2} = \frac{28.02}{164.10} \times 100\% \approx 17.07\%$

2. Рассчитаем молярную массу сульфата аммония ($(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$):

$M((\text{NH}_4)_2\text{SO}_4) = 2 \times (M(\text{N}) + 4 \times M(\text{H})) + M(\text{S}) + 4 \times M(\text{O})$

$M((\text{NH}_4)_2\text{SO}_4) = 2 \times (14.01 + 4 \times 1.008) + 32.07 + 4 \times 16.00 = 2 \times (14.01 + 4.032) + 32.07 + 64.00 = 2 \times 18.042 + 32.07 + 64.00 = 36.084 + 32.07 + 64.00 = 132.154 \text{ г/моль}$

Масса азота в 1 моль $((\text{NH}_4)_2\text{SO}_4)$: $2 \times 14.01 = 28.02 \text{ г/моль}$.

Массовая доля азота в сульфате аммония:

$\text{w}(\text{N})_{(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4} = \frac{28.02}{132.154} \times 100\% \approx 21.20\%$

3. Сравнение:

Массовая доля азота в нитрате кальция $\approx 17.07\%$.

Массовая доля азота в сульфате аммония $\approx 21.20\%$.

Таким образом, сульфат аммония содержит большую массовую долю азота, чем нитрат кальция.

Ответ: Массовая доля азота в нитрате кальция составляет примерно $17.07\%$.

Массовая доля азота в сульфате аммония составляет примерно $21.20\%$.

Сульфат аммония обладает более высокой питательной ценностью по содержанию азота по сравнению с нитратом кальция.

3. Сделайте вывод.

На основании проведенных качественных реакций установлено, что данные минеральные удобрения – нитрат кальция и сульфат аммония – могут быть однозначно идентифицированы по наличию характерных ионов (катионов $\text{Ca}^{2+}$ и $\text{NH}_4^+$, анионов $\text{SO}_4^{2-}$). Качественные реакции позволяют определить состав веществ в растворе. Расчет питательной ценности показал, что сульфат аммония является более эффективным азотным удобрением, так как содержит большую массовую долю азота по сравнению с нитратом кальция.