Девятый класс

Задача 9-Э. В девяти пронумерованных пробирках находятся твердые вещества: NH₄Cl, (NH₄)₂CO₃, MgSO₄, Ca₃(PO₄)₂, MnCl₂, Pb(NO₃)₂, Na₂S₂O₃, ZnSO₄ и Zn₃(PO₄)₂. Используя имеющиеся на столе реактивы и оборудование, определите каждое из веществ, находящихся в пробирках. Решение представьте в виде таблицы, в которой знаками ↓ и ↑ укажите образование осадка или газа, словом «раств.» - растворение твердой фазы, ставьте знак t˚ там, где реакция протекает при нагревании, и знак «–» там, где реакции нет, укажите в таблице Ваши наблюдения относительно цветов осадков; пронумеруйте реакции в таблице:

Напишите уравнения реакций всех вышеперечисленных солей с приведенными реактивами, пронумеровав их так же, как и в таблице.

Ответьте на следующие вопросы:

1. Какие из приведенных веществ в водном растворе обладают окислительными, а какие – восстановительными свойствами? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

2. Какие вещества называются окислителями и восстановителями (дайте определения)?

3. Какие из оксидов, соответствующих приведенным веществам, обладают амфотерными свойствами? Приведите уравнения реакций, подтверждающие Ваш ответ.

4. Какое из веществ, находящихся в пробирках, входит в состав апатита? Напишите реакцию растворения этого вещества в уксусной кислоте.

Для выполнения задания у Вас имеются:

Реактивы: HCl, NaOH, H₂O (дист.)_, фенолфталеиновая бумага

Оборудование: штатив с пробирками, шпатели, глазные пипетки, водяная баня.

Решение: (авторы Саморукова О.Л, Апяри В.В.)

Заполним таблицу:

Основываясь на индивидуальных свойствах открываемых солей, можно идентифицировать каждую соль.

Ниже приведен один из возможных вариантов решения:

С использованием шпателя перенесем небольшие количества твердых веществ в пустые пробирки и добавим небольшое количество дистиллированной воды. Перемешивая содержимое пробирок, будем следить за растворением веществ. Не наблюдаем растворения в пробирках № 4 и № 9. Следовательно, в одной из пробирок находится фосфат кальция, а в другой – фосфат цинка. Чтобы различить эти два вещества прибавим к содержимому соответствующих пробирок раствор NaOH. Наблюдаем растворение осадка в пробирке № 9. Значит, она содержала Zn₃(PO₄)₂, а пробирка № 4 – Ca₃(PO₄)₂.

Прибавим к растворам в остальных пробирках HCl. Наблюдаем выделение газа в пробирке № 2, образование белого осадка в пробирке № 6 и желтоватого – в пробирке № 7 (также отмечаем появление резкого запаха сернистого газа). Проверим, что белый осадок в пробирке № 6 растворяется при нагревании ее содержимого на водяной бане. Данные факты подтверждают присутствие в пробирках № 2, 6 и 7 (NH₄)₂CO₃, Pb(NO₃)₂ и Na₂S₂O₃, соответственно.

К растворам в оставшихся четырех пробирках будем постепенно прибавлять щелочь. Наблюдаем образование белых осадков в пробирке № 3 и № 5, нерастворимых в избытке NaOH, а также образование и последующее растворение осадка в пробирке № 8; в пробирке № 1 видимых изменений не отмечается. Оставляем пробирки на несколько минут на воздухе. Наблюдаем изменение цвета осадка в пробирке № 5 с белого на бурый. Таким образом, в пробирке № 3 – MgSO₄, в пробирке № 5 – MnCl₂, в пробирке № 8 – ZnSO₄, а в пробирке № 1 – NH₄Cl. Проверим последнее, нагрев раствор в пробирке № 1 на водяной бане и поднеся к ее отверстию влажную фенолфталеиновую бумажку, которая при этом окрасилась в розовый цвет.

Уравнения реакций:

1. (NH₄)₂CO₃ + 2HCl → 2NH₄Cl + CO₂↑ + H₂O

2. Ca₃(PO₄)₂ + 6HCl →3CaCl₂ +2H₃PO₄

3. Pb(NO₃)₂ + 2HCl → PbCl₂↓ + 2HNO₃

4. Na₂S₂O₃ + 2HCl → 2NaCl + SO₂↑ + S↓ + H₂O

5. Zn₃(PO₄)₂ + 6HCl → 3ZnCl₂ + 2H₃PO₄

6. NH₄Cl + NaOH NaCl + NH₃↑ + H₂O

7. (NH₄)₂CO₃ +2NaOH Na₂CO₃ + 2NH₃↑ + 2H₂O

8. MgSO₄ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + Na₂SO₄

9. MnCl₂ +2NaOH → Mn(OH)₂ ↓+ 2NaCl

10. 2Mn(OH)₂ + O₂ → 2MnO(OH)₂ (допускается написание MnO₂)

11. Pb(NO₃)₂ + 2NaOH_нед → Pb(OH)₂↓ + 2NaNO₃

12. Pb(OH)₂ + 2NaOH_изб → Na₂[Pb(OH)₄] (допускается написание Na[Pb(OH)₃])

13. ZnSO₄ + 2NaOH_нед → Zn(OH)₂↓ + Na₂SO₄

14. Zn(OH)₂ + 2NaOH_изб → Na₂[Zn(OH)₄]

15. Zn₃(PO₄)₂ + 6NaOH_нед → 3Zn(OH)₂↓ + 2Na₃PO₄

Ответы на теоретические вопросы

1. Восстановительными свойствами обладают MnCl₂, Na₂S₂O₃. Окислителей нет. (допускается, при подтверждении соответствующим уравнением реакции, указать в качестве окислителя Pb(NO₃)₂)

MnCl₂ + 2NaOH + O₂ → MnO(OH)₂↓ + 2NaCl

Na₂S₂O₃ + 10NaOH + 4Cl₂ → 2Na₂SO₄ + 8NaCl + 5H₂O

2. Окислителями называются вещества, которые принимают электроны от окисляющегося вещества, а вещества, отдающие электроны, называют восстановителями. (принимается и любое другое разумное определение)

3. Амфотерными свойствами обладают оксиды PbO, ZnO.

PbO + 2HNO₃ → Pb(NO₃)₂ + H₂O

PbO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Pb(OH)₄] (или Na[Pb(OH)₃])

ZnO + 2HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + H₂O

ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]

4. Ca₃(PO₄)₂ входит в состав апатита.

Ca₃(PO₄)₂ растворяется в СН₃СООН с образованием дигидрофосфата:

Ca₃(PO₄)₂ + 4СН₃СООН = Ca(H₂PO₄)₂ + 2Ca(CH₃COO)₂

(написание вместо дигидрофосфата гидрофосфата считается ошибкой, поскольку последний нерастворим; написание фосфорной кислоты также ошибочно, поскольку по первой ступени она сильнее уксусной и не может быть вытеснена последней)

Система оценивания

Открытие солей: 9 солей по 2б. 18 б

Таблица 2 б

Уравнения реакций: 15 реакций по 0,5б 7,5 б

Теоретические вопросы: 1 0,5 б

2 0,5 б

3. 0,5 б

4. 1,0 б

Итого: 30 б

Всероссийская олимпиада школьников по химии

_______________________________________________________________________________________________