Краткий ответ
Ион аммония доказывают щелочью + нагреванием: выделяется аммиак — газ с резким запахом, а влажная красная лакмусовая бумажка у горлышка пробирки синеет.
\[ \mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O} \]
Сокращённое ионное уравнение:
\[ \mathrm{NH_4^+ + OH^- \xrightarrow{t} NH_3\uparrow + H_2O} \]
Почему это работает (по шагам)
- Щёлочь в растворе даёт ионы \(\mathrm{OH^-}\). Они связывают ион аммония: \(\mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\cdot H_2O}\).
- \(\mathrm{NH_3\cdot H_2O}\) — гидроксид аммония, слабое и неустойчивое основание: при нагревании распадается с выделением газа \(\mathrm{NH_3}\).
- Нагревание обязательно: аммиак очень хорошо растворим в воде, без нагревания он остаётся в растворе, и газа почти не видно.
- Признаки: резкий запах; посинение влажного красного лакмуса. Можно ещё поднести стеклянную палочку, смоченную соляной кислотой, — появится белый «дым»: \(\mathrm{NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl}\).
- Осадка в этой реакции нет — «увидеть» её можно только по газу, поэтому нужны и щёлочь, и нагревание.
Проверка уравнения
Слева: N — 2, H — \(8+2=10\), S — 1, O — \(4+2=6\), Na — 2. Справа: Na — 2, S — 1, O — \(4+2=6\), N — 2, H — \(6+4=10\). Всё сходится, заряды тоже уравнены.
Про последнюю строку «CaSO₄ + NaOH =»
В \(\mathrm{CaSO_4}\) ионов аммония нет, поэтому аммиака здесь не будет: \(\mathrm{CaSO_4 + 2NaOH \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4}\) — формально так, но оба вещества малорастворимы, и заметных признаков в школе не наблюдают.
Если в тетради на самом деле записан \(\mathrm{CuSO_4}\), то \(\mathrm{CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4}\) — выпадает голубой осадок, газа тоже нет.
Для опыта на \(\mathrm{NH_4^+}\) нужна именно соль аммония: \(\mathrm{NH_4Cl}\), \(\mathrm{NH_4NO_3}\), \(\mathrm{(NH_4)_2SO_4}\).
Как решать похожие задания: видишь «доказать наличие \(\mathrm{NH_4^+}\)» → пишешь «щёлочь + нагревание», рисуешь газ и посиневший лакмус, а в уравнении ставишь \(\mathrm{NH_3}\) столько же, сколько было \(\mathrm{NH_4^+}\).
При работе со щёлочью соблюдай осторожность: пробирку при нагревании держи отверстием от себя и соседей.
