Обладнання: штатив із пробірками, піпетки.

Реактиви: HCl, розчини Na2CO3, KCl, CaCl2, BaCl2, MgCl2, KBr, KI, K3PO4, Na2SO4, Na2SO3, AgNO3, H2SO4, NaOH, лакмусу або метилового оранжевого.

Дослід 1. У дві пробірки наливаємо по 1 мл розчину натрій карбонату. У першу пробірку приливаємо декілька крапель хлоридної кислоти, а в другу — 1 мл розчину кальцій хлориду. Які зміни спостерігаєте? Спостерігаємо "закипання" рідини і виділення великої кількості газу у першій пробірці та утворення білого осаду у другій пробірці.

Ці реакції є оборотними чи необоротними? Ці реакції є необоротними, бо відбуваються до кінця, адже один із продуктів реакції є неелектролітом (газ СО2) або слабким електролітом (осад H2CO3). 

Складаємо рівняння реакцій у молекулярній, повній та скороченій йонно-молекулярних формах.

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2

2Na+ + CO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl- + H2O + CO2

2H+ + CO32- = H2O + CO2

 

Na2CO3 + CaCl2 = 2NaCl + CaCO3

2Na+ + CO32- + Ca2+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl- + СаCO3

2H+ + CO32- = СаCO3

Чи відбуватимуться реакції, якщо замість розчину натрій карбонату використати нерозчинну сіль, наприклад магній карбонат? Реакції обміну можуть відбуватися навіть за участі нерозчинних у воді солей, якщо вони утворені слабкими кислотами (карбонатів, сульфітів і деяких сульфідів). Це можливо тому, що сильна кислота (HCl) витісняє слабку (H2CO3) з її солі, навіть із осаду.

Складаємо рівняння реакцій у молекулярній, повній та скороченій йонно-молекулярних формах.

MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2

MgCO3 + 2H+ + 2Cl- = Mg2+ + 2Cl- + H2O + CO2

MgCO3 + 2H+ = Mg2+ + H2O + CO2

 

Дослід 2. У дві пробірки наливаємо по 1 мл розчину барій хлориду. У першу пробірку приливаємо 1 мл розчину натрій сульфату, у другу — декілька крапель розчину аргентум (I) нітрату. Які зміни спостерігаєте? Появу білого кристалічного осаду BaSO4 у першій пробірці і білого сирнистого осаду AgCl у другій пробірці.

Чи відрізняються осади в обох пробірках за виглядом та за складом? Відрізняються за структурою осаду: барій сульфат є кристалічний, а аргентум (І) хлорид - сирнистий.

Складаємо рівняння реакцій у молекулярній, повній та скороченій йонно-молекулярних формах.

BaCl2 + Na2SO4 = 2NaCl + BaSO4

Ba2+ + 2Cl- + 2Na+ + SO42- = 2Na+ + 2Cl- + BaSO4

Ba2+ + SO42- = BaSO4

 

BaCl2 + 2AgNO3 = Ba(NO3)2 + 2AgCl

Ba2+ + 2Cl- + 2Ag+ + 2NO3- = Ba2+ + 2NO3- + 2AgCl

2Ag+ + 2Cl- = 2AgCl

Ag+ + Cl-AgCl

 

Дослід 3. У чотири пробірки наливаємо по 1 мл розчинів калій хлориду, калій броміду, калій йодиду та калій ортофосфату. У кожну пробірку приливаємо по 1 мл розчину аргентум (I) нітрату. Які зміни спостерігаєте? Появу осадів: білого сирнистого AgCl у першій пробірці, блідо-жовтого сирнистого AgBr у другій, жовтуватого сирнистого  AgI у третій, яскраво-жовтого порошкоподібного Ag3PO4 у четвертій.

Чи відрізняються осади в усіх пробірках за виглядом і складом? Осади відрізняються за кольором (AgCl-білий , AgBr-блідо-жовтий, AgI-жовтуватий, Ag3PO4-яскраво-жовтий) та структурою осаду (сирнисті AgCl, AgBr, AgI і порошкоподібний Ag3PO4).

Складаємо рівняння реакцій у молекулярній, повній та скороченій йонно-молекулярних формах.

KCl + AgNO3 = KNO3 + AgCl

K+ + Cl- + Ag+ + NO3- = K+ + NO3- + AgCl

Ag+ + Cl- = AgCl

 

KBr + AgNO3 = KNO3 + AgBr

K+ + Br- + Ag+ + NO3- = K+ + NO3- + AgBr

Ag+ + Br- = AgBr

 

KI + AgNO3 = KNO3 + AgI

K+ + I- + Ag+ + NO3- = K+ + NO3- + AgI

Ag+ + I- = AgI

 

K3PO4 + 3AgNO3 = 3KNO3 + Ag3PO4

3K+ + PO43- + 3Ag+ + 3NO3- = 3K+ + 3NO3- + Ag3PO4

3Ag+ + PO43- = Ag3PO4

 

Дослід 4. У чотири пробірки наливаємо по 1 мл розчину сульфатної кислоти та додаємо по декілька крапель розчину індикатора (лакмусу або метилоранжу). 

У першу пробірку краплинами додаємо розчин лугу до нейтралізації розчину. Чи відбувається реакція? Відбувається, бо утворюється слабкий електроліт вода.

Чи змінюється кислотність середовища в пробірці? Індикатори набувають кольору нейтрального середовища, а саме: червоні кольори лакмусу і метилоранжевого змінюються відповідно на фіолетовиий і оранжевий, що свідчить про зміну кислотного середовища на нейтральне.

Складаємо рівняння реакцій у молекулярній, повній та скороченій йонно-молекулярних формах.

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

2H+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- = 2Na+ + SO42- + 2H2O

2H+ + 2OH- = 2H2O

H+ + OH- = H2O

У другу пробірку приливаємо 1 мл розчину барій хлориду. Чи відбувається реакція? Відбувається, бо утворюється слабкий електроліт - білий дрібнокристалічний осад барій сульфату.

Чи змінюється кислотність середовища в пробірці? Ні, не змінюється, адже в розчині наявні катіони Гідрогену, бо один із продуктів реакції є сильним електролітом (хлоридна кислота).

Складаємо рівняння реакцій у молекулярній, повній та скороченій йонно-молекулярних формах.

H2SO4 + BaCl2 = 2HCl + BaSO4

2H+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- = 2H+ + 2Cl- + BaSO4

Ba+ + SO42- = BaSO4

У третю пробірку приливаємо 1 мл розчину натрій сульфіту. Що спостерігаєте? Виділення великої кількості газу, що подібне до "закипання".

Визначте запах у пробірці. Запах відсутній.

Чи відбувається реакція? Відбувається.

За якою ознакою це можна визначити? За ознакою виділення вуглекислого газу. 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. 

Складаємо рівняння реакцій у молекулярній, повній та скороченій йонно-молекулярних формах.

H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + H2O + CO2

2H+ + SO42- + 2Na+ + CO32- = 2Na+ + SO42- + H2O + CO2

2H+ + CO32- = H2O + CO2

У четверту пробірку приливаємо 1 мл розчину магній хлориду. Чи відбувається реакція? Ні, не відбувається, бо є оборотною.

Склавши йонно-молекулярне рівняння, виявимо, що його ліва і права частини однакові:

H+ + SO42- + Mg2+ + 2Cl- = Mg2+ SO42- 2H+ + 2Cl-

Добутий розчин містить усі йони, які були в роз­чинах реагентів. Отже, реакція в розчині між цими сполуками не відбувається. 

За якими ознаками це можна визначити? Відсутні видимі зміни.

Якщо реакцію сульфатної кислоти з лугом проводити без використання індикатора, чи будуть помітними зміни протягом реакції? Ні, не будуть.

Чи відбуватиметься реакція? Реакція відбуватиметься до кінця, бо є необоротною, адже один із продуктів реакції є слабким електролітом (вода).

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

2H+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- = 2Na+ + SO42- + 2H2O

2H+ + 2OH- = 2H2O

H+ + OH- = H2O

 

ВИСНОВОК. Реакції обміну між розчинами електролітів відбуваються, якщо в результаті реакції утворюється слабкий електроліт (вода або нерозчинна речовина) або неелектроліт (газ). У кожному досліді про перебіг реакції ми робили висновок за такими ознаками: 

у першому - за утворенням осаду кальцій карбонату та виділенням вуглекислого газу;

у другому - за утворенням осадів барій сульфату і аргентум хлориду;

у третьому - за утворенням осадів аргентум хлориду, аргентум броміду, аргентум йодиду, аргентум ортофосфату;

у четвертому - за утворенням осаду барій сульфату та води, виділенням вуглекислого газу.