1. Докажите опытным путём состав: а) серной кислоты; б) хлорида железа(III).

На фото два варианта. Ниже — оба. В п. 2 третья соль у края обрезана; я использую стандартные для этой работы \( \mathrm{NH_4Cl} \) и \( \mathrm{NH_4NO_3} \). Если в учебнике там соль алюминия, смотри примечание в конце.

Коротко: карбонаты дают щелочную среду, соли аммония — кислую, \( \mathrm{KCl} \) и \( \mathrm{NaNO_3} \) — нейтральную. В цепочках каждая стрелка — отдельная реакция.

---

Вариант 1

1. Доказательство состава

а) \( \mathrm{H_2SO_4} \)

• \( \mathrm{H^+} \): лакмус краснеет, среда кислая.
• \( \mathrm{SO_4^{2-}} \): при добавлении \( \mathrm{BaCl_2} \) выпадает белый осадок \( \mathrm{BaSO_4} \):

\[ \mathrm{H_2SO_4 + BaCl_2 \to BaSO_4\downarrow + 2HCl} \]

\[ \mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \to BaSO_4\downarrow} \]

б) \( \mathrm{FeCl_3} \)

• \( \mathrm{Fe^{3+}} \): с \( \mathrm{NaOH} \) образуется бурый осадок \( \mathrm{Fe(OH)_3} \):

\[ \mathrm{FeCl_3 + 3NaOH \to Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl} \]

\[ \mathrm{Fe^{3+} + 3OH^- \to Fe(OH)_3\downarrow} \]

• \( \mathrm{Cl^-} \): с \( \mathrm{AgNO_3} \) выпадает белый творожистый осадок \( \mathrm{AgCl} \):

\[ \mathrm{FeCl_3 + 3AgNO_3 \to Fe(NO_3)_3 + 3AgCl\downarrow} \]

\[ \mathrm{Ag^+ + Cl^- \to AgCl\downarrow} \]

2. Гидролиз солей

• \( \mathrm{KCl} \) — соль сильного основания и сильной кислоты, гидролиза нет. Среда нейтральная: лакмус фиолетовый, фенолфталеин бесцветный.

• \( \mathrm{K_2CO_3} \) — соль сильного основания и слабой кислоты, гидролиз по аниону, среда щелочная:

\[ \mathrm{K_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons KHCO_3 + KOH} \]

\[ \mathrm{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-} \]

Фенолфталеин малиновый, лакмус синий.

• \( \mathrm{NH_4Cl} \) — соль слабого основания и сильной кислоты, гидролиз по катиону, среда кислая:

\[ \mathrm{NH_4Cl + H_2O \rightleftharpoons NH_3\cdot H_2O + HCl} \]

\[ \mathrm{NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3\cdot H_2O + H^+} \]

Лакмус краснеет.
\( \mathrm{NH_3\cdot H_2O} \) — то же, что \( \mathrm{NH_4OH} \).

3. Цепочка превращений

1. \( \mathrm{CuSO_4 + 2NaOH \to Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4} \)
   Ионно: \( \mathrm{Cu^{2+} + 2OH^- \to Cu(OH)_2\downarrow} \)
   Наблюдение: синий студенистый осадок. Щёлочь берут в небольшом избытке.

2. \( \mathrm{Cu(OH)_2 \to CuO + H_2O} \) — при нагревании.
   Наблюдение: синий осадок чернеет.

3. \( \mathrm{CuO + 2HCl \to CuCl_2 + H_2O} \)
   Ионно: \( \mathrm{CuO + 2H^+ \to Cu^{2+} + H_2O} \)
   Наблюдение: чёрный оксид растворяется, образуется сине-зелёный раствор.

4. \( \mathrm{CuCl_2 + Zn \to ZnCl_2 + Cu\downarrow} \)
   Ионно: \( \mathrm{Cu^{2+} + Zn \to Cu + Zn^{2+}} \)

Окислительно-восстановительная реакция:

\[ \mathrm{Zn^0 - 2e^- \to Zn^{2+}} \]

\[ \mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \to Cu^0} \]

Цинк — восстановитель, \( \mathrm{Cu^{2+}} \) — окислитель. Наблюдение: на цинке появляется красная медь, синяя окраска раствора бледнеет.

---

Вариант 2

1. Доказательство состава

а) \( \mathrm{Ca(OH)_2} \)

• \( \mathrm{Ca^{2+}} \): при добавлении \( \mathrm{Na_2CO_3} \) выпадает белый осадок \( \mathrm{CaCO_3} \):

\[ \mathrm{Ca(OH)_2 + Na_2CO_3 \to CaCO_3\downarrow + 2NaOH} \]

\[ \mathrm{Ca^{2+} + CO_3^{2-} \to CaCO_3\downarrow} \]

• \( \mathrm{OH^-} \): фенолфталеин становится малиновым, лакмус синеет.

б) \( \mathrm{(NH_4)_2SO_4} \)

• \( \mathrm{NH_4^+} \): при нагревании со щёлочью выделяется аммиак с резким запахом; влажная красная лакмусовая бумага синеет:

\[ \mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \to Na_2SO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O} \]

\[ \mathrm{NH_4^+ + OH^- \to NH_3\uparrow + H_2O} \]

• \( \mathrm{SO_4^{2-}} \): с \( \mathrm{BaCl_2} \) образуется белый осадок \( \mathrm{BaSO_4} \):

\[ \mathrm{(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 \to BaSO_4\downarrow + 2NH_4Cl} \]

\[ \mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \to BaSO_4\downarrow} \]

2. Гидролиз солей

• \( \mathrm{NaNO_3} \) — соль сильного основания и сильной кислоты, гидролиза нет. Среда нейтральная.

• \( \mathrm{Na_2CO_3} \) — гидролиз по аниону, среда щелочная:

\[ \mathrm{Na_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHCO_3 + NaOH} \]

\[ \mathrm{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-} \]

Фенолфталеин малиновый.

• \( \mathrm{NH_4NO_3} \) — гидролиз по катиону, среда кислая:

\[ \mathrm{NH_4NO_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_3\cdot H_2O + HNO_3} \]

\[ \mathrm{NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3\cdot H_2O + H^+} \]

Лакмус краснеет.

3. Цепочка превращений

1. \( \mathrm{Fe + H_2SO_4 \to FeSO_4 + H_2\uparrow} \)
   Берут разбавленную серную кислоту.
   Ионно: \( \mathrm{Fe + 2H^+ \to Fe^{2+} + H_2\uparrow} \)

\[ \mathrm{Fe^0 - 2e^- \to Fe^{2+}} \]

\[ \mathrm{2H^+ + 2e^- \to H_2^0} \]

Железо — восстановитель, \( \mathrm{H^+} \) — окислитель. Наблюдение: железо растворяется, выделяется водород, раствор становится бледно-зелёным.

2. \( \mathrm{FeSO_4 + 2NaOH \to Fe(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4} \)
   Ионно: \( \mathrm{Fe^{2+} + 2OH^- \to Fe(OH)_2\downarrow} \)
   Наблюдение: серо-зелёный осадок. На воздухе он быстро буреет:

\[ \mathrm{4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \to 4Fe(OH)_3} \]

Поэтому осадок используют свежеприготовленным.

3. \( \mathrm{Fe(OH)_2 + 2HCl \to FeCl_2 + 2H_2O} \)
   Ионно: \( \mathrm{Fe(OH)_2 + 2H^+ \to Fe^{2+} + 2H_2O} \)
   Наблюдение: осадок растворяется, образуется бледно-зелёный раствор.

4. \( \mathrm{FeCl_2 + 2AgNO_3 \to Fe(NO_3)_2 + 2AgCl\downarrow} \)
   Ионно: \( \mathrm{Ag^+ + Cl^- \to AgCl\downarrow} \)
   Наблюдение: белый творожистый осадок \( \mathrm{AgCl} \).

---

Как понять принцип

1. Качественный анализ: каждый ион доказывают реагентом, который даёт заметный признак:
   \( \mathrm{SO_4^{2-}} \) — \( \mathrm{BaSO_4} \) (белый осадок),
   \( \mathrm{Cl^-} \) — \( \mathrm{AgCl} \) (белый творожистый осадок),
   \( \mathrm{Fe^{3+}} \) — \( \mathrm{Fe(OH)_3} \) (бурый осадок),
   \( \mathrm{Ca^{2+}} \) — \( \mathrm{CaCO_3} \) (белый осадок),
   \( \mathrm{NH_4^+} \) — \( \mathrm{NH_3} \) (резкий запах, синеет красная лакмусовая бумага).

2. Гидролиз: смотри, какими основанием и кислотой образована соль.
   Сильное основание + сильная кислота — нейтрально;
   сильное основание + слабая кислота — щелочная среда;
   слабое основание + сильная кислота — кислая среда.

3. Цепочка: каждая стрелка — отдельная реакция. В ионных уравнениях сокращай одинаковые ионы слева и справа. Если участвует простое вещество, уравнивай реакцию электронным балансом.

Примечание. Если третья соль в п. 2 — \( \mathrm{AlCl_3} \) или \( \mathrm{Al(NO_3)_3} \), то среда тоже кислая, но гидролиз идёт по \( \mathrm{Al^{3+}} \):

\[ \mathrm{Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons Al(OH)^{2+} + H^+} \]

Например, для \( \mathrm{AlCl_3} \):

\[ \mathrm{AlCl_3 + H_2O \rightleftharpoons Al(OH)Cl_2 + HCl} \]