9.3. Projektowanie doświadczeń

9.3-1.
Chlorki są dobrze rozpuszczalne w wodzie, za wyjątkiem chlorku srebra. W celu wykrycia tych jonów należy wykorzystać sól srebra dobrze rozpuszczalną w wodzie – azotan(V) srebra:

Do probówki zawierającej badaną wodę dodajemy roztwór azotanu(V) srebra. Obserwacje: Wytrąca się serowaty biały osad Wnioski: Badana woda zawiera jony chlorkowe, które reagują z jonami srebra: Cl- + Ag+ → AgCl↓

9.3-2. 
Chlorek, bromek i jodek srebra są solami trudno rozpuszczalnymi w wodzie. Aby je otrzymać należy zmieszać roztwór dobrze rozpuszczalnej soli zawierającej te aniony, oraz roztwór soli srebra. W tablicy rozpuszczalności możemy zauważyć, że wszystkie azotany są w wodzie doskonale rozpuszczalne, oraz sole sodu też są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Zmieszamy więc ze sobą następujące sole:

NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl↓ NaBr + AgNO3 → NaNO3 + AgBr↓ NaI + AgNO3 → NaNO3 + AgI↓

9.3-3. 
Woda destylowana pozbawiona jest wszelkich jonów (zanieczyszczeń), natomiast w woda morska jest roztworem, w którym znajdują się jony chlorkowe, sodowe, wapniowe i magnezowe.
Doświadczenie będzie polegało na stwierdzeniu w wodzie morskiej obecności jonów chlorkowych lub magnezowych (wapniowych).

Obserwacje: po dodaniu roztworu azotanu srebra do pierwszej probówki nie obserwujemy żadnych zmian. Po dodaniu azotanu srebra do drugiej probówki wytrąca się biały osad. wnioski: w drugiej probówce jest woda morska Cl- + Ag+ → AgCl Obserwacje: po dodaniu roztworu mydła do pierwszej probówki nie obserwujemy żadnych zmian, po wstrząśnięciu probówko obserwujemy pienienie. Po dodaniu mydła do drugiej probówki wytrąca się biały osad, zawartość probówki się nie pieni. wnioski: w drugiej probówce jest woda morska Ca2+ (Mg2+) + 2C17H35COO- → (C17H35COO)2Ca (Mg)

9.3-4. 
Chlorek potasu jest solą mocnego kwasu i mocnej zasady - w wodzie nie hydrolizuje, natomiast węglan sodu jest solą mocnej zasady i słabego kwasu – w wodzie hydrolizuje:
Na₂CO₃ + H₂O = 2Na⁺ + OH^- + HCO₃
W roztworze pojawiają się jony wodorotlenowe, wodny roztwór tej soli będzie miał odczyn alkaliczny.

Po dodaniu fenoloftaleiny do roztworu KCl i Na₂CO₃, tylko roztwór węglanu sodu zabarwi się na malinowo.
Węglan baru jest trudno rozpuszczalny w wodzie. Po dodaniu chlorku baru do roztworu KCl i Na₂CO₃, tylko z roztworu węglanu sodu wytrąci się osad:

KCl + BaCl₂ → brak reakcji
Na₂CO₃ + BaCl₂ → 2NaCl + BaCO₃↓
Kationy każdego metalu barwią na specyficzny sposób płomień palnika. Jony sodowe barwią płomień na żółto, natomiast jony potasowe na karminowo. W tym celu drucik platynowy zanurzamy w roztworze soli i ogrzewamy w płomieniu.

9.3-5.
a) Zmiana barwy z żółtej na pomarańczową w środowisku kwaśnym, a następnie na zieloną po dodaniu substancji organicznej wskazuje na sole chromu(VII) (żólte i pomarańczowe), oraz na sole chromu(III) (barwa zielona).
a) substancją spełniającą podany opis jest chromian(VI) i dichromian(VI) potasu (sodu). Jony dichromianowe(VI) w środowisku kwaśnym są silnym utleniaczem, same redukują się do chromu(III): CrO₄^2-

b)

9.3-6
Chlorek sodu, NaCl, jest solą mocnego kwasu i słabej zasady. Wodny roztwór tej soli ma odczyn obojętny.
Węglan sodu, Na₂CO₃, jest solą mocnej zasady i słabego kwasu, wodny roztwór tej soli ma odczyn zasadowy, a przez roztwór silnego kwasu wypierany jest słaby kwas.
Chlorek glinu, AlCl₃, jest solą mocnego kwasu i słabej zasady. Wodny roztwór tej soli ma odczyn kwaśny. Z roztworem silnej zasady (np. NaOH) wydziela się galaretowaty osad Al(OH)₃, który roztwarza się w nadmiarze zasady.
a)

Obserwacje: papierek wskaźnikowy (uniwersalny) w pierwszym roztworze nie zmienił barwy, w roztworze drugim zabarwił się na niebiesko, a w roztworze trzecim na czerwono.
Wnioski: W probówce pierwszej znajduje się roztwór NaCl, w drugiej Na₂CO₃, a w trzeciej AlCl₃. Wodny roztwór węglanu ma odczyn zasadowy pochodzący z hydrolizy zasadowej, a wodny roztwór chlorku glinu ma odczyn kwaśny pochodzący z hydrolizy kwasowej:
Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃^2- reakcja dysocjacji węglanu sodu
CO₃^2- + H₂O HCO₃^- + OH^- jon wodorotlenowy odpowiedzialny za odczyn alkaliczny
AlCl₃ → Al³⁺ + 3Cl^- dysocjacja chlorku glinu
Al³⁺ + H₂O AlOH²⁺ + H⁺ jon wodorowy odpowiedzialny za odczyn kwaśny

b)

Obserwacje: Po dodaniu roztworu HCl z drugiej probówki wydziela się gaz, w pozostałych nie zaobserwowano zmian. Po dodaniu roztworu NaOH w trzeciej probówce wydzielił się osad, który zniknął po dodaniu większej ilości NaOH.
Wnioski: W probówce drugiej znajduje się węglan wapnia, a wydzielający się gaz jest tlenkiem węgla(IV):
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂
W probówce trzeciej znajduje się chlorek glinu, który z wodorotlenkiem sodu utworzył osad wodorotlenku glinu:
AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl
Wodorotlenek glinu ma właściwości amfoteryczne i roztwarza się w nadmiarze mocnej zasady z utworzeniem tetrahydroksoglinianu sodowego.
Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] lub w innym zapisie:
Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O (glinian sodu NaAlO₂)

9.3-7
Chlorek sodu, oraz tlenek wapnia rozpuszczają się w wodzi, natomiast węglan wapnia (kreda), oraz piasek nie rozpuszczają się w wodzie.
a) Do 4 kolbek z wodą dodaję do każdej chlorek sodu, węglan wapnia, piasek i tlenek wapnia:

W dwóch kolbkach powstał roztwór. W kolbkach tych znajdował się chlorek sodu i tlenek wapnia. Tlenek wapnia reaguje z wodą dając wodorotlenek wapnia:
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Dlatego wodny roztwór z tlenkiem wapnia będzie miał odczyn alkaliczny. Do kolbek z roztworem dodaję kroplę fenoloftaleiny:

Zawartość kolbki w której był tlenek wapnia zabarwi się na malinowo (odczyn alkaliczny roztworu od Ca(OH)₂).
Do dwóch kolbek z osadem dodaję kwas solny:

W kolbce w której znajdował się węglan wapnia pojawią się pęcherzyki CO₂. Po pewnym czasie zawartość kolbki rozpuści się. Pęcherzyki CO₂ powstają w wyniku reakcji kwasu z węglanem wapnia:
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑