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

На фото два варианта практической работы. Ниже — решения обоих; выбери свой.

Вариант 1

1. Доказательство состава

а) Серная кислота \( \mathrm{H_2SO_4} \).

Проверяем ион водорода \( \mathrm{H^+} \): раствор окрашивает лакмус/метилоранж в красный цвет; с цинком выделяется водород:

\[ \mathrm{Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow} \]

\[ \mathrm{Zn + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2\uparrow} \]

Проверяем сульфат-ион \( \mathrm{SO_4^{2-}} \): при добавлении \( \mathrm{BaCl_2} \) выпадает белый осадок \( \mathrm{BaSO_4} \), нерастворимый в кислотах:

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

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

б) Хлорид железа(III) \( \mathrm{FeCl_3} \).

Ион \( \mathrm{Fe^{3+}} \) обнаруживаем роданидом калия \( \mathrm{KSCN} \): появляется кроваво-красное окрашивание.

\[ \mathrm{FeCl_3 + 3KSCN \rightleftharpoons Fe(SCN)_3 + 3KCl} \]

\[ \mathrm{Fe^{3+} + 3SCN^- \rightleftharpoons Fe(SCN)_3} \]

Ион \( \mathrm{Cl^-} \) обнаруживаем нитратом серебра: выпадает белый творожистый осадок \( \mathrm{AgCl} \).

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

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

---

2. Гидролиз солей

\( \mathrm{KCl} \) — соль сильного основания \( \mathrm{KOH} \) и сильной кислоты \( \mathrm{HCl} \). Гидролизу не подвергается, среда нейтральная, \( \mathrm{pH}=7 \). Лакмус фиолетовый, фенолфталеин бесцветный.

\[ \mathrm{KCl \rightarrow K^+ + Cl^-} \]

\( \mathrm{K_2CO_3} \) — соль сильного основания и слабой кислоты. Гидролиз идёт по карбонат-иону, среда щелочная. Фенолфталеин малиновый, лакмус синий.

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

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

\( \mathrm{ZnCl_2} \) — соль слабого основания и сильной кислоты. Гидролиз идёт по катиону цинка, среда кислая. Лакмус красный, фенолфталеин бесцветный.

\[ \mathrm{ZnCl_2 + H_2O \rightleftharpoons Zn(OH)Cl + HCl} \]

\[ \mathrm{Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^+ + H^+} \]

В обычных условиях у карбоната и \( \mathrm{Zn^{2+}} \) учитывают первую ступень гидролиза.

---

3. Превращения

\[ \mathrm{CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \rightarrow CuO \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu} \]

1) \( \mathrm{CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2} \)

При добавлении щёлочи выпадает голубой студенистый осадок \( \mathrm{Cu(OH)_2} \). Щёлочь добавлять по каплям, без большого избытка.

\[ \mathrm{CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4} \]

\[ \mathrm{Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow} \]

2) \( \mathrm{Cu(OH)_2 \rightarrow CuO} \)

При нагревании голубой осадок чернеет, образуется оксид меди(II).

\[ \mathrm{Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CuO + H_2O} \]

Ионного уравнения нет: оба вещества нерастворимы и не являются электролитами в этом процессе.

3) \( \mathrm{CuO \rightarrow CuCl_2} \)

Чёрный оксид меди растворяется в соляной кислоте, образуется голубовато-зелёный раствор.

\[ \mathrm{CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O} \]

\[ \mathrm{CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O} \]

4) \( \mathrm{CuCl_2 \rightarrow Cu} \)

Цинк вытесняет медь, так как он активнее меди. На цинке появляется красный налёт меди, синяя окраска раствора исчезает.

\[ \mathrm{CuCl_2 + Zn \rightarrow ZnCl_2 + Cu\downarrow} \]

\[ \mathrm{Cu^{2+} + Zn \rightarrow Cu\downarrow + Zn^{2+}} \]

Окислительно-восстановительные полуреакции:

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

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

Цинк — восстановитель, ион \( \mathrm{Cu^{2+}} \) — окислитель.

---

Вариант 2

1. Доказательство состава

а) Гидроксид кальция \( \mathrm{Ca(OH)_2} \).

Гидроксид-ионы \( \mathrm{OH^-} \) обнаруживаем фенолфталеином: известковая вода окрашивается в малиновый цвет.

Ионы кальция \( \mathrm{Ca^{2+}} \) обнаруживаем карбонатом натрия: выпадает белый осадок \( \mathrm{CaCO_3} \).

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

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

б) Сульфат аммония \( \mathrm{(NH_4)_2SO_4} \).

Ион аммония \( \mathrm{NH_4^+} \) обнаруживаем щёлочью при нагревании: выделяется аммиак, влажная красная лакмусовая бумажка синеет.

\[ \mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} Na_2SO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O} \]

\[ \mathrm{NH_4^+ + OH^- \xrightarrow{t^\circ} NH_3\uparrow + H_2O} \]

Сульфат-ион \( \mathrm{SO_4^{2-}} \) обнаруживаем \( \mathrm{BaCl_2} \): выпадает белый осадок \( \mathrm{BaSO_4} \).

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

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

---

2. Гидролиз солей

\( \mathrm{NaNO_3} \) — соль сильного основания и сильной кислоты. Гидролизу не подвергается, среда нейтральная.

\[ \mathrm{NaNO_3 \rightarrow Na^+ + NO_3^-} \]

\( \mathrm{Na_2CO_3} \) — соль сильного основания и слабой кислоты. Гидролиз по аниону, среда щелочная. Фенолфталеин малиновый.

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

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

\( \mathrm{Zn(NO_3)_2} \) — соль слабого основания и сильной кислоты. Гидролиз по катиону, среда кислая. Лакмус красный.

\[ \mathrm{Zn(NO_3)_2 + H_2O \rightleftharpoons Zn(OH)NO_3 + HNO_3} \]

\[ \mathrm{Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^+ + H^+} \]

---

3. Превращения

\[ \mathrm{Fe \rightarrow FeSO_4 \rightarrow Fe(OH)_2 \rightarrow FeCl_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2} \]

1) \( \mathrm{Fe \rightarrow FeSO_4} \)

Железо растворяется в разбавленной серной кислоте, выделяется водород, раствор становится бледно-зелёным.

\[ \mathrm{Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow} \]

\[ \mathrm{Fe + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2\uparrow} \]

Окислительно-восстановительные полуреакции:

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

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

2) \( \mathrm{FeSO_4 \rightarrow Fe(OH)_2} \)

При добавлении щёлочи выпадает серо-зелёный осадок \( \mathrm{Fe(OH)_2} \), который на воздухе быстро буреет. Опыт лучше проводить со свежим раствором и без доступа воздуха.

\[ \mathrm{FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4} \]

\[ \mathrm{Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow} \]

3) \( \mathrm{Fe(OH)_2 \rightarrow FeCl_2} \)

Осадок растворяется в соляной кислоте, образуется бледно-зелёный раствор.

\[ \mathrm{Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O} \]

\[ \mathrm{Fe(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O} \]

4) \( \mathrm{FeCl_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2} \)

Добавляем раствор \( \mathrm{AgNO_3} \): хлорид-ионы осаждаются в виде белого творожистого \( \mathrm{AgCl} \), в растворе остаётся \( \mathrm{Fe(NO_3)_2} \).

\[ \mathrm{FeCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2AgCl\downarrow} \]

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

Раствор \( \mathrm{Fe(NO_3)_2} \) лучше использовать сразу, так как на воздухе он постепенно окисляется.

---

Как понять принцип

1. Качественные реакции — это реакции с видимым признаком: осадок, окрашивание, газ.
2. Гидролиз определяют по силе кислоты и основания: сильное + сильное — нейтрально; сильное основание + слабая кислота — щелочная среда; слабое основание + сильная кислота — кислая.
3. В цепочках сначала записывают молекулярное уравнение, затем убирают ионы-наблюдатели и получают сокращённое ионное.
4. В окислительно-восстановительных реакциях проверяют, что число отданных и принятых электронов одинаково.