ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА С ХИМИЕЙ

Цель: Определить, в какой из трех пронумерованных пробирок находятся растворы серной кислоты (H₂SO₄), соляной кислоты (HCl) и азотной кислоты (HNO₃).

Необходимые реактивы и оборудование:

Три пронумерованные пробирки с выданными растворами кислот.

Раствор хлорида бария (BaCl₂).

Раствор нитрата серебра (AgNO₃).

Медная стружка или проволока (Cu).

Штатив для пробирок.

Пипетки или капельницы.

Спиртовка или горелка (для реакции с медью, если потребуется нагревание).

Средства защиты (очки, перчатки).

Описание выполнения опыта:

Подготовка: Поместите три пронумерованные пробирки с неизвестными кислотами в штатив. Отберите небольшие пробы (по 1-2 мл) из каждой пробирки в три другие чистые пробирки для первого теста. Подпишите их соответственно (например, 1а, 2а, 3а).

Тест на сульфат-ион (SO₄²⁻): В пробирки 1а, 2а, 3а добавьте по несколько капель раствора хлорида бария (BaCl₂). Перемешайте содержимое.

Наблюдение 1: Отметьте, в какой из пробирок выпал белый мелкокристаллический осадок, нерастворимый в кислотах (в том числе в избытке добавляемой кислоты, если есть сомнения).

Тест на хлорид-ион (Cl⁻): Отберите новые пробы (по 1-2 мл) из исходных пробирок 1, 2, 3 в три чистые пробирки (1б, 2б, 3б). Добавьте в каждую по несколько капель раствора нитрата серебра (AgNO₃). Перемешайте.

Наблюдение 2: Отметьте, в какой из пробирок выпал белый творожистый осадок, нерастворимый в азотной кислоте (можно добавить каплю HNO₃ для проверки, если есть сомнения).

Тест на азотную кислоту (окислительные свойства): Отберите новые пробы (по 1-2 мл) из исходных пробирок 1, 2, 3 в три чистые пробирки (1в, 2в, 3в). Поместите в каждую пробирку небольшой кусочек медной стружки или проволоки.

Наблюдение 3: Отметьте, в какой из пробирок наблюдается реакция с медью: выделение газа (бесцветного, буреющего на воздухе - NO, или сразу бурого - NO₂, в зависимости от концентрации кислоты) и/или появление голубой окраски раствора (из-за образования ионов Cu²⁺). При необходимости можно осторожно подогреть пробирку. В растворах серной (разбавленной) и соляной кислот реакция с медью при комнатной температуре не идет.

Уравнения химических реакций:

Реакция с хлоридом бария (для серной кислоты):

Молекулярная форма:
H₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) → BaSO₄(s)↓ + 2HCl(aq)

Полная ионная форма:
2H⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) + Ba²⁺(aq) + 2Cl⁻(aq) → BaSO₄(s)↓ + 2H⁺(aq) + 2Cl⁻(aq)

Сокращенная ионная форма:
Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s)↓

Реакция с нитратом серебра (для соляной кислоты):

Молекулярная форма:
HCl(aq) + AgNO₃(aq) → AgCl(s)↓ + HNO₃(aq)

Полная ионная форма:
H⁺(aq) + Cl⁻(aq) + Ag⁺(aq) + NO₃⁻(aq) → AgCl(s)↓ + H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

Сокращенная ионная форма:
Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s)↓

Реакция с медью (для азотной кислоты, пример для разбавленной):

Молекулярная форма:
3Cu(s) + 8HNO₃(разб., aq) → 3Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO(g)↑ + 4H₂O(l)
(Затем в воздухе: 2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g) (бурый газ))

Полная ионная форма:
3Cu(s) + 8H⁺(aq) + 8NO₃⁻(aq) → 3Cu²⁺(aq) + 6NO₃⁻(aq) + 2NO(g)↑ + 4H₂O(l)

Сокращенная ионная форма (окислительно-восстановительная):
3Cu(s) + 8H⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) → 3Cu²⁺(aq) + 2NO(g)↑ + 4H₂O(l)

Наблюдения (пример):

Наблюдение 1: При добавлении BaCl₂ белый осадок выпал в пробирке №2.

Наблюдение 2: При добавлении AgNO₃ белый творожистый осадок выпал в пробирке №1.

Наблюдение 3: При добавлении меди и легком нагревании наблюдалось выделение бурого газа и появление голубой окраски раствора в пробирке №3. В пробирках №1 и №2 видимых изменений не произошло.

Вывод:

На основании проведенных качественных реакций и наблюдений можно сделать следующий вывод:

Поскольку белый осадок, характерный для сульфата бария, образовался при реакции с BaCl₂ в пробирке №2, в ней находится раствор серной кислоты (H₂SO₄).

во все три пробирки добавляем раствор хлорида бария (bacl₂).
наблюдаем: в пробирке 1 выпадает белый осадок (baso₄), в пробирках 2 и 3 изменений нет.
значит, в пробирке 1 была серная кислота (h₂so₄).
реакция:
h₂so₄ + bacl₂ → baso₄↓ + 2hcl
полное ионное: 2h⁺ + so₄²⁻ + ba²⁺ + 2cl⁻ → baso₄↓ + 2h⁺ + 2cl⁻
сокращенное ионное: ba²⁺ + so₄²⁻ → baso₄↓

в оставшиеся пробирки 2 и 3 добавляем раствор нитрата серебра (agno₃).
наблюдаем: в пробирке 2 выпадает белый творожистый осадок (agcl), в пробирке 3 изменений нет.
значит, в пробирке 2 была соляная кислота (hcl).
реакция:
hcl + agno₃ → agcl↓ + hno₃
полное ионное: h⁺ + cl⁻ + ag⁺ + no₃⁻ → agcl↓ + h⁺ + no₃⁻
сокращенное ионное: ag⁺ + cl⁻ → agcl↓

в пробирку 3, где реакций не было, добавляем кусочек меди (cu) и немного нагреваем.
наблюдаем: медь растворяется, раствор синеет (из-за cu(no₃)₂), выделяется бурый газ (no₂).
значит, в пробирке 3 была азотная кислота (hno₃).
реакция (например, с концентрированной):
cu + 4hno₃(конц) → cu(no₃)₂ + 2no₂↑ + 2h₂o
полное ионное: cu + 4h⁺ + 4no₃⁻ → cu²⁺ + 2no₃⁻ + 2no₂↑ + 2h₂o
сокращенное ионное: cu + 4h⁺ + 2no₃⁻ → cu²⁺ + 2no₂↑ + 2h₂o

вывод: в пробирке 1 – h₂so₄, в пробирке 2 – hcl, в пробирке 3 – hno₃.