Практическая работа №3: Свойства серной кислоты - Решение

Практическая работа №3. Изучение свойств серной кислоты. Опыт 1. Действие серной кислоты на индикаторы. Наблюдения: Лакмус окрашивается в красный цвет, метиловый оранжевый — в розовый, фенолфталеин остается бесцветным. Вывод: Раствор серной кислоты имеет кислую среду за счет наличия ионов водорода \( H^{+} \). Опыт 2. Взаимодействие серной кислоты со щелочами (реакция нейтрализации). Молекулярное уравнение: \[ H_{2}SO_{4} + 2NaOH \rightarrow Na_{2}SO_{4} + 2H_{2}O \] Полное ионное уравнение: \[ 2H^{+} + SO_{4}^{2-} + 2Na^{+} + 2OH^{-} \rightarrow 2Na^{+} + SO_{4}^{2-} + 2H_{2}O \] Сокращенное ионное уравнение: \[ H^{+} + OH^{-} \rightarrow H_{2}O \] Опыт 3. Взаимодействие серной кислоты с металлами. С цинком: Наблюдается выделение пузырьков газа. Молекулярное уравнение: \[ Zn + H_{2}SO_{4} \rightarrow ZnSO_{4} + H_{2} \uparrow \] Полное ионное уравнение: \[ Zn + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} \rightarrow Zn^{2+} + SO_{4}^{2-} + H_{2} \uparrow \] Сокращенное ионное уравнение: \[ Zn + 2H^{+} \rightarrow Zn^{2+} + H_{2} \uparrow \] Окислительно-восстановительный процесс: \[ Zn^{0} - 2\bar{e} \rightarrow Zn^{2+} \text{ (окисление, цинк — восстановитель)} \] \[ 2H^{+} + 2\bar{e} \rightarrow H_{2}^{0} \text{ (восстановление, ионы водорода — окислитель)} \] С медью: Реакция не идет, так как медь в ряду активности металлов стоит после водорода. Опыт 4. Взаимодействие серной кислоты с оксидами металлов и солями. С оксидом меди(II): Черный порошок растворяется, раствор становится голубым. \[ CuO + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + H_{2}O \] \[ CuO + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_{4}^{2-} + H_{2}O \] \[ CuO + 2H^{+} \rightarrow Cu^{2+} + H_{2}O \] С карбонатом натрия: Наблюдается бурное выделение газа. \[ Na_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow Na_{2}SO_{4} + CO_{2} \uparrow + H_{2}O \] \[ 2Na^{+} + CO_{3}^{2-} + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} \rightarrow 2Na^{+} + SO_{4}^{2-} + CO_{2} \uparrow + H_{2}O \] \[ CO_{3}^{2-} + 2H^{+} \rightarrow CO_{2} \uparrow + H_{2}O \] Опыт 5. Получение нерастворимого основания и его растворение в кислоте. 1) Получение осадка: \[ CuSO_{4} + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_{2} \downarrow + Na_{2}SO_{4} \] \[ Cu^{2+} + SO_{4}^{2-} + 2Na^{+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_{2} \downarrow + 2Na^{+} + SO_{4}^{2-} \] \[ Cu^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_{2} \downarrow \] 2) Растворение осадка: \[ Cu(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + 2H_{2}O \] \[ Cu(OH)_{2} + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_{4}^{2-} + 2H_{2}O \] \[ Cu(OH)_{2} + 2H^{+} \rightarrow Cu^{2+} + 2H_{2}O \] Опыт 6. Качественная реакция на сульфат-ион. В обеих пробирках выпадает белый мелкокристаллический осадок, нерастворимый в кислотах. 1) С серной кислотой: \[ H_{2}SO_{4} + BaCl_{2} \rightarrow BaSO_{4} \downarrow + 2HCl \] \[ 2H^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} \rightarrow BaSO_{4} \downarrow + 2H^{+} + 2Cl^{-} \] \[ Ba^{2+} + SO_{4}^{2-} \rightarrow BaSO_{4} \downarrow \] 2) С сульфатом натрия: \[ Na_{2}SO_{4} + BaCl_{2} \rightarrow BaSO_{4} \downarrow + 2NaCl \] \[ 2Na^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} \rightarrow BaSO_{4} \downarrow + 2Na^{+} + 2Cl^{-} \] \[ Ba^{2+} + SO_{4}^{2-} \rightarrow BaSO_{4} \downarrow \]