Обладнання: штатив із пробірками, піпетки, шпатель.
Реактиви: розчини CaCl2, Ca(NO3)2, Na2CO3, NaCl, KNO3, NaOH, фенолфталеїну, HCl, порошок CaCO3.
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 4
Реакції обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються випаданням осаду
1. У першу пробірку наливаємо розчин кальцій хлориду об’ємом 1 мл, у другу — таку саму кількість розчину кальцій нітрату. До обох пробірок додаємо по 1 мл розчину натрій карбонату. Що спостерігаєте? Утворення білого осаду в кожній пробірці.
Складіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій.
CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3↓
Ca2+ + 2Cl- + 2Na+ + CO32- = 2Na+ + 2Cl- + CaCO3↓
Ca2+ + CO32- = CaCO3↓
Ca(NO3)2 + Na2CO3 = 2NaNO3 + CaCO3↓
Ca2+ + 2NO3- + 2Na+ + CO32- = 2Na+ + 2NO3- + CaCO3↓
Ca2+ + CO32- = CaCO3↓
Чи можна стверджувати, що в обох випадках відбувається одна й та сама реакція? Можна. Скорочене йонно-молекулярне рівняння реакції показує хімічну суть цієї реакції: взаємодію йонів Кальцію та карбонат-іонів з утворенням осаду кальцій карбонату.
2. До розчину натрій хлориду об’ємом 1 мл доливаємо таку саму кількість розчину калій нітрату. Чи спостерігаєте які-небудь зміни? Жодних видимих змін не спостерігаємо.
Чому в цьому випадку реакція неможлива? Бо всі речовини - сильні електроліти.
Як це можна довести з використанням повного йонно-молекулярного рівняння реакції?
Запишемо рівняння цієї реакції обміну:
NaCl + KNO3 = NaNO3 + KCl
Формули сильних електролітів замінюємо формулами йонів:
Na+ + Cl- + K+ NO3- = Na+ + NO3- + K+ + Cl-
Бачимо, що ліва й права частини рівняння однакові, тобто ніякі йони один з одним не сполучаються, змін у розчині не відбувається, тому реакція неможлива.
Які йони наявні в утвореному розчині? Усі йони, що були в розчинах реагентів: Na+, Cl-, K+, NO3-.
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 5
Реакції обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються виділенням газу
У першу пробірку наливаємо розчину натрій карбонату об’ємом 1 мл, у другу пробірку насипаємо шпателем невелику кількість кальцій карбонату (на кінчику шпателя). До обох пробірок обережно доливаємо хлоридну кислоту об’ємом 1 мл. Що відбувається? Спостерігаємо виділення великої кількості вуглекислого газу, що нагадує "закипання" рідини. Піднесений до отвору пробірки запалений сірник перестає горіти й гасне без будь-якого звукового ефекту або при пропусканні цього газу в розчин кальцій гідроксиду утворюється білий осад кальцій карбонату.
Складіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій.
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
2Na+ + CO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl- + H2O + CO2↑
2H+ + CO32- = H2O + CO2↑
СaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
СаСО3 - слабкий електроліт, тому його формулу залишаємо у молекулярній формі.
СaCO3 + 2H+ + 2Cl- = Ca2+ + 2Cl- + H2O + CO2↑
СaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2↑
Чи можна стверджувати, що в обох випадках відбувається одна й та сама реакція? Не можна, бо різними є йонно-молекулярні рівняння. У першому випадку у реакції не беруть участь катіони Натрію і хлорид-аніони, а у другому - тільки хлорид-аніони.
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 6
Реакції обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються утворенням води
Наливаємо в пробірку 1 мл розчину натрій гідроксиду, додаємо кілька крапель фенолфталеїну. Яке забарвлення розчину? Малинового. Додаємо хлоридну кислоту краплинами до повного зникнення забарвлення. У нейтральному середовищі фенолфталеїн стає безбарвним.
Складіть молекулярне та йонно-молекулярне рівняння реакції.
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Na+ + OH- + H+ + Cl- = Na+ + Cl- + H2O
H+ + OH- = H2O
Отже, хімічна суть реакції полягає у сполученні йонів H+ і OH– у молекулу слабкого електроліту — води.