Решение Практической Работы 4 по Химии: Кислород и Сера

Хорошо, давайте разберем практическую работу 4 по теме "Кислород и сера". Практическая работа 4 Решение экспериментальных задач по теме «Кислород и сера» Перед началом работы: * Вспомните правила техники безопасности при работе в химическом кабинете. * Составьте план работы. * Определите перечень необходимых реактивов и оборудования. Для решения задачи берите не всё вещество, а порцию (пробу) — примерно 1 см\(^3\). Чтобы не перепутать пробы, ставьте пробирки с растворами одну за другой в штатив для пробирок и нумеруйте с помощью специального карандаша. Задачи: Задание 1. Даны пробирки с растворами: а) сульфата натрия; б) хлорида натрия; в) серной кислоты. Опытным путём определите, в какой пробирке находится каждое из указанных веществ. Решение Задачи 1: Для определения веществ в пробирках можно использовать качественные реакции. 1. Возьмем понемногу каждого раствора в отдельные пробирки. 2. Добавим в каждую пробирку раствор нитрата бария \((\text{Ba(NO}_3)_2)\) или хлорида бария \((\text{BaCl}_2)\). * В пробирке с серной кислотой \((\text{H}_2\text{SO}_4)\) и сульфатом натрия \((\text{Na}_2\text{SO}_4)\) выпадет белый осадок сульфата бария \((\text{BaSO}_4)\), который не растворяется в кислотах. \[\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}\] \[\text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{NaCl}\] * В пробирке с хлоридом натрия \((\text{NaCl})\) осадка не будет. Таким образом, мы определили пробирку с хлоридом натрия. 3. Чтобы различить серную кислоту и сульфат натрия, можно использовать индикатор, например, лакмус или метилоранж. * Серная кислота изменит цвет индикатора (например, лакмус станет красным). * Сульфат натрия (соль сильной кислоты и сильного основания) не изменит цвет индикатора, так как его раствор нейтрален. Задание 2. Дан раствор сульфата меди(II). Получите из него раствор хлорида меди(II). Решение Задачи 2: Для получения хлорида меди(II) из сульфата меди(II) можно использовать реакцию обмена. 1. К раствору сульфата меди(II) \((\text{CuSO}_4)\) добавим раствор хлорида бария \((\text{BaCl}_2)\). \[\text{CuSO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + \text{CuCl}_2\] 2. В результате реакции выпадет белый осадок сульфата бария \((\text{BaSO}_4)\), который необходимо отфильтровать. 3. Раствор, оставшийся после фильтрации, будет содержать хлорид меди(II) \((\text{CuCl}_2)\). Задание 3. Даны четыре пронумерованные пробирки, в которых находятся следующие соли калия: сульфид, сульфат, сульфит, бромид. Определите при помощи характерных реакций каждое из данных веществ. Решение Задачи 3: Даны соли калия: сульфид \((\text{K}_2\text{S})\), сульфат \((\text{K}_2\text{SO}_4)\), сульфит \((\text{K}_2\text{SO}_3)\), бромид \((\text{KBr})\). 1. Возьмем понемногу каждого раствора в отдельные пробирки. 2. Определение сульфида калия \((\text{K}_2\text{S})\): * Добавим в каждую пробирку раствор соляной кислоты \((\text{HCl})\). * В пробирке с сульфидом калия выделится газ с запахом тухлых яиц — сероводород \((\text{H}_2\text{S})\). \[\text{K}_2\text{S} + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{H}_2\text{S}\uparrow\] 3. Определение сульфата калия \((\text{K}_2\text{SO}_4)\): * После определения сульфида, в оставшиеся пробирки добавим раствор хлорида бария \((\text{BaCl}_2)\). * В пробирке с сульфатом калия выпадет белый осадок сульфата бария \((\text{BaSO}_4)\), нерастворимый в кислотах. \[\text{K}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{KCl}\] 4. Определение сульфита калия \((\text{K}_2\text{SO}_3)\): * В оставшиеся пробирки (после определения сульфида и сульфата) добавим раствор хлорида бария \((\text{BaCl}_2)\) и затем соляную кислоту \((\text{HCl})\). * В пробирке с сульфитом калия сначала выпадет белый осадок сульфита бария \((\text{BaSO}_3)\), который затем растворится при добавлении соляной кислоты с выделением сернистого газа \((\text{SO}_2)\). \[\text{K}_2\text{SO}_3 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_3\downarrow + 2\text{KCl}\] \[\text{BaSO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{BaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2\uparrow\] 5. Определение бромида калия \((\text{KBr})\): * Оставшаяся пробирка будет содержать бромид калия. Для подтверждения можно добавить раствор нитрата серебра \((\text{AgNO}_3)\). * Выпадет бледно-желтый осадок бромида серебра \((\text{AgBr})\), который темнеет на свету. \[\text{KBr} + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{AgBr}\downarrow + \text{KNO}_3\] Задание 4. Проделайте опыты по осуществлению следующих превращений: а) цинк \(\rightarrow\) сульфат цинка \(\rightarrow\) гидроксид цинка б) оксид меди(II) \(\rightarrow\) сульфат меди(II) \(\rightarrow\) гидроксид меди(II) Решение Задачи 4: а) Цинк \(\rightarrow\) сульфат цинка \(\rightarrow\) гидроксид цинка 1. Цинк \(\rightarrow\) сульфат цинка: * Поместите гранулу цинка \((\text{Zn})\) в пробирку и добавьте раствор серной кислоты \((\text{H}_2\text{SO}_4)\). * Начнется выделение газа (водорода) и цинк будет растворяться, образуя сульфат цинка. \[\text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2\uparrow\] 2. Сульфат цинка \(\rightarrow\) гидроксид цинка: * К полученному раствору сульфата цинка \((\text{ZnSO}_4)\) добавьте раствор щелочи, например, гидроксида натрия \((\text{NaOH})\), до образования белого студенистого осадка. \[\text{ZnSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Zn(OH)}_2\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4\] б) Оксид меди(II) \(\rightarrow\) сульфат меди(II) \(\rightarrow\) гидроксид меди(II) 1. Оксид меди(II) \(\rightarrow\) сульфат меди(II): * Поместите небольшое количество черного порошка оксида меди(II) \((\text{CuO})\) в пробирку и добавьте раствор серной кислоты \((\text{H}_2\text{SO}_4)\). * При нагревании оксид меди(II) растворится, образуя раствор сульфата меди(II) синего цвета. \[\text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O}\] 2. Сульфат меди(II) \(\rightarrow\) гидроксид меди(II): * К полученному раствору сульфата меди(II) \((\text{CuSO}_4)\) добавьте раствор щелочи, например, гидроксида натрия \((\text{NaOH})\), до образования синего студенистого осадка. \[\text{CuSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4\] Задание 5. Даны вещества: серная кислота, цинк, растворы нитрата стронция, хлорида натрия, хлорида кальция, хлорида меди(II). Проверьте опытным путём, с какими веществами реагирует серная кислота. Почему? Какие реакции относятся к окислительно-восстановительным? Ответ мотивируйте. Решение Задачи 5: Даны вещества: серная кислота \((\text{H}_2\text{SO}_4)\), цинк \((\text{Zn})\), растворы нитрата стронция \((\text{Sr(NO}_3)_2)\), хлорида натрия \((\text{NaCl})\), хлорида кальция \((\text{CaCl}_2)\), хлорида меди(II) \((\text{CuCl}_2)\). Серная кислота будет реагировать с: 1. Цинк \((\text{Zn})\): * Реакция: \[\text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 (\text{разб.}) \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2\uparrow\] * Почему: Цинк — активный металл, стоящий в ряду активности металлов до водорода, поэтому он вытесняет водород из разбавленных кислот. * Тип реакции: Окислительно-восстановительная. Цинк \((\text{Zn}^0)\) окисляется до \((\text{Zn}^{+2})\), водород \((\text{H}^{+1})\) восстанавливается до \((\text{H}^0)\). 2. Раствор нитрата стронция \((\text{Sr(NO}_3)_2)\): * Реакция: \[\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{Sr(NO}_3)_2 \rightarrow \text{SrSO}_4\downarrow + 2\text{HNO}_3\] * Почему: Образуется нерастворимый в воде сульфат стронция \((\text{SrSO}_4)\), что является признаком реакции ионного обмена. * Тип реакции: Реакция ионного обмена (не окислительно-восстановительная). 3. Хлорид натрия \((\text{NaCl})\): * Реакция: \[\text{H}_2\text{SO}_4 (\text{конц.}) + 2\text{NaCl} (\text{тв.}) \xrightarrow{t} \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{HCl}\uparrow\] * Почему: Концентрированная серная кислота при нагревании вытесняет более летучую соляную кислоту из её солей. С разбавленной серной кислотой реакция не идет, так как не образуется осадка, газа или воды. * Тип реакции: Реакция обмена (не окислительно-восстановительная). 4. Хлорид кальция \((\text{CaCl}_2)\): * Реакция: \[\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{CaCl}_2 \rightarrow \text{CaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}\] * Почему: Образуется малорастворимый сульфат кальция \((\text{CaSO}_4)\), что является признаком реакции ионного обмена. * Тип реакции: Реакция ионного обмена (не окислительно-восстановительная). 5. Хлорид меди(II) \((\text{CuCl}_2)\): * Реакция: \[\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{CuCl}_2 \rightarrow \text{реакция не идет}\] * Почему: Не образуется осадка, газа или воды. Все продукты реакции растворимы, и серная кислота не является более сильной или летучей, чтобы вытеснить соляную кислоту из хлорида меди(II) в растворе. * Тип реакции: Реакция не идет. Окислительно-восстановительные реакции: Только реакция серной кислоты с цинком \((\text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2\uparrow)\) является окислительно-восстановительной. Мотивация: В этой реакции происходит изменение степеней окисления элементов: цинк \((\text{Zn}^0)\) отдает электроны и окисляется до \((\text{Zn}^{+2})\), а водород \((\text{H}^{+1})\) в серной кислоте принимает электроны и восстанавливается до \((\text{H}^0)\) в молекуле водорода. Задание 6. Проделайте реакции, подтверждающие качественный состав серной и соляной кислот. Решение Задачи 6: Качественный состав серной кислоты \((\text{H}_2\text{SO}_4)\): 1. Обнаружение ионов водорода \((\text{H}^+)\): * Добавьте в пробирку с серной кислотой индикатор (например, лакмус). Лакмус изменит цвет на красный, что указывает на кислую среду и наличие ионов \((\text{H}^+)\). 2. Обнаружение сульфат-ионов \((\text{SO}_4^{2-})\): * Добавьте в пробирку с серной кислотой раствор хлорида бария \((\text{BaCl}_2)\) или нитрата бария \((\text{Ba(NO}_3)_2)\). * Выпадет белый осадок сульфата бария \((\text{BaSO}_4)\), нерастворимый в кислотах. \[\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}\] Качественный состав соляной кислоты \((\text{HCl})\): 1. Обнаружение ионов водорода \((\text{H}^+)\): * Добавьте в пробирку с соляной кислотой индикатор (например, лакмус). Лакмус изменит цвет на красный, что указывает на кислую среду и наличие ионов \((\text{H}^+)\). 2. Обнаружение хлорид-ионов \((\text{Cl}^-)\): * Добавьте в пробирку с соляной кислотой раствор нитрата серебра \((\text{AgNO}_3)\). * Выпадет белый творожистый осадок хлорида серебра \((\text{AgCl})\), нерастворимый в азотной кислоте. \[\text{HCl} + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{AgCl}\downarrow + \text{HNO}_3\] 4. Отчёт о работе оформите в виде таблицы (см. § 16). Личный результат: Я умею распознавать сульфиды, сульфиты и сульфаты. Надеюсь, это решение будет удобно для переписывания в тетрадь!