Інші завдання дивись тут...

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⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl^- + H₂O + CO₂↑

2H⁺ + CO₃^2- = H₂O + CO₂↑

Na₂CO₃ + CaCl₂ = 2NaCl + CaCO₃↓

2Na⁺ + CO₃^2- + Ca²⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl^- + СаCO₃↓

2H⁺ + CO₃^2- = 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⁺ + SO₄^2- = 2Na⁺ + 2Cl^- + BaSO₄↓

Ba²⁺ + SO₄^2- = 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⁺ + PO₄^3- + 3Ag⁺ + 3NO₃^- = 3K⁺ + 3NO₃^- + Ag₃PO₄↓

3Ag⁺ + PO₄^3- = 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⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^- = 2Na⁺ + SO₄^2- + 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⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- = 2H⁺ + 2Cl^- + BaSO₄↓

Ba⁺ + SO₄^2- = 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⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ + CO₃^2- = 2Na⁺ + SO₄^2- + H₂O + CO₂↑

2H⁺ + CO₃^2- = 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⁺ + SO₄^2- + Mg²⁺ + 2Cl^- = Mg²⁺ + SO₄^2- + 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⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^- = 2Na⁺ + SO₄^2- + 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.

Інші завдання дивись тут...