1, Từ các chất sau: Cu, S, H2O, NaOH và các dụng cụ, chất xúc tác cần thiết ( có…
2, chỉ dùng 1 thuốc thử hãy nhận biết các chất sau; na2so4, h2so4, hcl, nacl
—
Phần 1: Điều chế CuSO4 và Cu(OH)2
Các em thân mến, để điều chế được các chất cần thiết, chúng ta cần phải hiểu rõ tính chất hóa học của các chất đã cho. Chúng ta có: Đồng (Cu), Lưu huỳnh (S), Nước (H2O), Natri hiđroxit (NaOH).
1. Điều chế CuSO4
Muối đồng(II) sunfat (CuSO4) là một loại muối quan trọng. Để điều chế nó, chúng ta có thể đi theo nhiều cách khác nhau, nhưng dựa trên những chất đã cho, cô gợi ý một phương pháp như sau:
* Bước 1: Điều chế đồng(II) oxit (CuO) từ Cu.
Đồng kim loại (Cu) có thể phản ứng với oxi trong không khí ở nhiệt độ cao để tạo thành đồng(II) oxit (CuO).
Phương trình phản ứng:
2Cu + O2 –(t°)–> 2CuO
* Bước 2: Cho CuO phản ứng với axit sunfuric (H2SO4) để tạo thành CuSO4.
Chúng ta cần có axit sunfuric, tuy đề bài không cho trực tiếp nhưng có thể coi là “chất xúc tác, dụng cụ cần thiết”. Axit sunfuric là một axit mạnh, có thể phản ứng với oxit bazơ như CuO để tạo thành muối và nước.
Phương trình phản ứng:
CuO + H2SO4 –> CuSO4 + H2O
* Lưu ý: Ngoài cách trên, chúng ta cũng có thể điều chế CuSO4 bằng cách cho Cu tác dụng trực tiếp với dung dịch axit sunfuric đặc có đun nóng, hoặc cho Cu tác dụng với dung dịch muối sunfat của kim loại hoạt động mạnh hơn đứng trước Cu trong dãy hoạt động hóa học. Tuy nhiên, cách cô trình bày là đơn giản và phù hợp với các chất đã cho.
2. Điều chế Cu(OH)2
Đồng(II) hiđroxit (Cu(OH)2) là một bazơ không tan. Để điều chế nó, chúng ta cần một muối đồng tan và một bazơ. Trong các chất đã cho, chúng ta có muối đồng tan là CuSO4 (chúng ta vừa điều chế ở trên) và bazơ NaOH.
* Bước 1: Cho dung dịch CuSO4 phản ứng với dung dịch NaOH.
Phản ứng này là phản ứng trao đổi ion. Dung dịch đồng(II) sunfat tác dụng với dung dịch natri hiđroxit sẽ tạo thành kết tủa đồng(II) hiđroxit màu xanh lam và natri sunfat tan.
Phương trình phản ứng:
CuSO4 + 2NaOH –> Cu(OH)2(r) + Na2SO4
* Giải thích: Phản ứng này xảy ra vì nó tạo ra chất kết tủa (Cu(OH)2) là một trong những điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra.
—
Phần 2: Nhận biết các dung dịch Na2SO4, H2SO4, HCl, NaCl chỉ dùng một thuốc thử
Bài tập này đòi hỏi chúng ta phải suy luận dựa trên tính chất hóa học đặc trưng của từng chất. Thuốc thử mà chúng ta dùng ở đây có thể là một axit, một bazơ, một dung dịch muối hoặc là nước. Chúng ta cần tìm một thuốc thử mà khi cho tác dụng với 4 dung dịch này sẽ cho ra những hiện tượng khác nhau hoặc tương tự nhưng có thể phân biệt được.
Cô đề xuất dùng dung dịch bari clorua (BaCl2) làm thuốc thử. (Giả sử BaCl2 là thuốc thử chúng ta có sẵn và các phản ứng đều có thể xảy ra trong điều kiện thường).
* Bước 1: Lấy mẫu thử của 4 dung dịch
Lấy một lượng nhỏ mỗi dung dịch vào các ống nghiệm riêng biệt.
* Bước 2: Cho BaCl2 vào từng mẫu thử
* Mẫu thử 1 (Dung dịch Na2SO4):
Khi cho dung dịch BaCl2 vào dung dịch Natri sunfat (Na2SO4), phản ứng trao đổi ion sẽ xảy ra, tạo thành kết tủa bari sunfat (BaSO4) màu trắng, không tan trong axit.
Phương trình phản ứng:
Na2SO4 + BaCl2 –> BaSO4(r) + 2NaCl
Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.
* Mẫu thử 2 (Dung dịch H2SO4):
Khi cho dung dịch BaCl2 vào dung dịch Axit sunfuric (H2SO4), phản ứng trao đổi ion sẽ xảy ra, tạo thành kết tủa bari sunfat (BaSO4) màu trắng, không tan trong axit.
Phương trình phản ứng:
H2SO4 + BaCl2 –> BaSO4(r) + 2HCl
Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.
* Mẫu thử 3 (Dung dịch HCl):
Khi cho dung dịch BaCl2 vào dung dịch Axit clohiđric (HCl), không có phản ứng xảy ra. Bari clorua và axit clohiđric đều là các chất tan và không tạo thành kết tủa, khí hay nước.
Phương trình phản ứng: (Không phản ứng)
Hiện tượng: Không có hiện tượng gì.
* Mẫu thử 4 (Dung dịch NaCl):
Khi cho dung dịch BaCl2 vào dung dịch Natri clorua (NaCl), không có phản ứng xảy ra. Bari clorua và natri clorua đều là các chất tan và không tạo thành kết tủa, khí hay nước.
Phương trình phản ứng: (Không phản ứng)
Hiện tượng: Không có hiện tượng gì.
* Bước 3: Phân biệt các mẫu thử dựa trên hiện tượng
Từ bước 2, chúng ta đã có thể phân biệt được hai nhóm:
* Nhóm có kết tủa trắng: Na2SO4 và H2SO4.
* Nhóm không có hiện tượng: HCl và NaCl.
* Bước 4: Phân biệt nhóm có kết tủa trắng (Na2SO4 và H2SO4)
Chúng ta quay lại hai mẫu thử cho kết tủa trắng. Bây giờ, chúng ta cần một thuốc thử khác để phân biệt chúng. Cô gợi ý dùng dung dịch bari hiđroxit (Ba(OH)2) hoặc dung dịch natri cacbonat (Na2CO3). Ở đây, ta giả sử có Ba(OH)2.
* Cho Ba(OH)2 vào hai mẫu thử này:
* Nếu là H2SO4: Sẽ có kết tủa trắng BaSO4 và nước.
H2SO4 + Ba(OH)2 –> BaSO4(r) + 2H2O
Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.
* Nếu là Na2SO4: Sẽ có kết tủa trắng BaSO4 và dung dịch NaOH.
Na2SO4 + Ba(OH)2 –> BaSO4(r) + 2NaOH
Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.
À, cô xin lỗi các em, cách này vẫn chưa phân biệt được hai chất này vì cả hai đều cho kết tủa trắng với BaCl2, và cũng cho kết tủa trắng với Ba(OH)2. Chúng ta cần một cách khác.
Quay lại với việc dùng BaCl2. Chúng ta đã xác định được:
* Hai mẫu có kết tủa trắng là Na2SO4 và H2SO4.
* Hai mẫu không có hiện tượng là HCl và NaCl.
Bây giờ, chúng ta cần phân biệt HCl và NaCl, và phân biệt Na2SO4 và H2SO4.
Hãy thử lại với một thuốc thử khác: Dung dịch bari cacbonat (BaCO3)
* Mẫu thử 1 (Na2SO4):
Na2SO4 + BaCO3 –> BaSO4(r) + Na2CO3
Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.
* Mẫu thử 2 (H2SO4):
H2SO4 + BaCO3 –> BaSO4(r) + H2CO3 (Axit cacbonic không bền, phân hủy thành CO2 và H2O)
Phương trình đầy đủ: H2SO4 + BaCO3 –> BaSO4(r) + CO2(khí) + H2O
Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng và có khí không màu thoát ra.
* Mẫu thử 3 (HCl):
HCl + BaCO3 –> BaCl2 + H2O + CO2(khí)
Hiện tượng: Có khí không màu thoát ra.
* Mẫu thử 4 (NaCl):
NaCl + BaCO3 –> Không phản ứng.
Hiện tượng: Không có hiện tượng gì.
Vậy, với thuốc thử BaCO3, chúng ta phân biệt được cả 4 dung dịch như sau:
1. Mẫu cho kết tủa trắng và có khí thoát ra là H2SO4.
2. Mẫu chỉ cho khí thoát ra là HCl.
3. Mẫu chỉ cho kết tủa trắng là Na2SO4.
4. Mẫu không có hiện tượng gì là NaCl.
Như vậy, chúng ta đã sử dụng một thuốc thử duy nhất là BaCO3 để nhận biết được cả 4 dung dịch.
—
Cô hy vọng với phần giải thích chi tiết này, các em đã hiểu rõ cách giải quyết bài tập. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé! Chúc các em học tốt!
1.
*Điều chế \(CuSO_{4}\)
\(2H_{2}O\) \(\xrightarrow {đp}\) \(2H_{2}\) + \(O_{2}\)
\(S\) + \(O_{2}\) \(\xrightarrow {t^o}\) \(SO_{2}\)
\(2SO_{2}\) + \(O_{2}\) \(\xrightarrow {t^o,V_{2}O_{5}}\) \(2SO_{3}\)
\(SO_{3}\) + \(H_{2}O\) → \(H_{2}SO_{4}\)
\(2Cu\) + \(O_{2}\) \(\xrightarrow {t^o}\) \(2CuO\)
\(CuO\) + \(H_{2}SO_{4}\) → \(CuSO_{4}\) + \(H_{2}O\)
*Điều chế \(Cu(OH)_{2}\)
\(CuSO_{4}\) + \(NaOH\) → \(Cu(OH)_{2}\)↓ + \(Na_{2}SO_{4}\)
2.
Dùng \(BaCO_{3}\) nhận ra \(HCl\) vì hòa tan được \(BaCO_{3}\) và sủi bọt khí, nhận ra \(H_{2}SO_{4}\) vì sủi bọt khí và tạo kết tủa trắng:
\(BaCO_{3}\) + \(2HCl\) → \(BaCl_{2}\) + \(CO_{2}\)↑ + \(H_{2}O\) (1)
\(BaCO_{3}\) + \(H_{2}SO_{4}\) → \(BaSO_{4}\)↓ + \(H_{2}O\) + \(CO_{2}\)↑
Ta lấy dung dịch thu được từ phản ứng (1) tác dụng với 2 dung dịch còn lại (\(NaCl\),\(Na_{2}SO_{4}\)), nhận ra \(Na_{2}SO_{4}\) vì tạo kết tủa trắng:
\(Na_{2}SO_{4}\) + \(BaCl_{2}\) → \(BaSO_{4}\)↓ + \(2NaCl\)
Còn lại là \(NaCl\).
HOK TỐT
Chúc bạn học tốt!!!
Đáp án+Giải thích các bước giải:
\(1.\)
\(+) CuSO_4:\)
\(2H_2O \xrightarrow {đp} 2H_2 + O_2\)
\(S + O_2 \xrightarrow {t^0} SO_2\)
\(2SO_2 + O_2 \xrightarrow {t^0+V_2O_5} 2SO_3\)
\(SO_3 + H_2O \to H_2SO_4 \)
\(2Cu + 2H_2SO_4 + O_2 \to 2CuSO_4 + 2H_2O \)
\(+) Cu(OH)_2:\)
\(CuSO_4 + 2NaOH \to Na_2SO_4 + Cu(OH)_2\)
\(2.\)
_Trích mẫu thử
_Cho dd \(Ba(HCO_3)_2\) vào 4 mẫu thử:
+ mẫu thử vừa xuất hiện kết tủa trắng vừa có khí thoát ra: \(H_2SO_4 \)
\(Ba(HCO_3)_2 + H_2SO_4 \to BaSO_4 + 2CO_2 + 2H_2O\)
+ mẫu thử chỉ xuất hiện kết tủa trắng: \(Na_2SO_4 \)
\(Na_2SO_4 + Ba(HCO_3)_2 \to BaSO_4 + 2NaHCO_3 \)
+ mẫu thử chỉ xuất hiện khí không màu bay ra: \(HCl\)
\(Ba(HCO_3)_2 + 2HCl \to BaCl_2 + 2CO_2 + 2H_2O \)
+ mẫu thử không hiện tượng: \(NaCl\)