Задание 3. В четыре пробирки налить по 2 мл дистиллированной воды, затем во 2-ю прилить раствор сульфата кальция, в 3-ю и 4-ю - гидрокарбонат кальция. Раствор в 4-й пробирке прокипятить, потом взять пробы из всех четырех пробирок и в каждую добавить по несколько капель прозрачного раствора мыла, взболтать. В каких пробах происходит помутнение? Объяснить. В оставшиеся после отбора пробы порции растворов добавить: во 2-ю - раствор соды (Na2CO3), в 3-ю - известкового «молока», прокипятить эти смеси, а затем во все четыре снова добавить мыло и взболтать. Наблюдения обосновать молекулярными и ионными уравнениями реакций.

В первой пробирке, содержащей только дистиллированную воду, помутнения не произойдет, так как в ней нет солей жесткости, которые могли бы взаимодействовать с мылом. Во второй пробирке, содержащей сульфат кальция (CaSO4), при добавлении мыла также произойдет помутнение. Это связано с тем, что сульфат кальция является солью жесткости и реагирует с мылом (например, с натриевыми солями жирных кислот), образуя нерастворимые кальциевые соли жирных кислот, которые и вызывают помутнение. В третьей и четвертой пробирках, содержащих гидрокарбонат кальция (Ca(HCO3)2), изначально также произойдет помутнение при добавлении мыла, поскольку гидрокарбонат кальция также является солью жесткости и будет реагировать с мылом, образуя нерастворимые кальциевые соли жирных кислот. Однако, в 4-й пробирке, где раствор был прокипячен, гидрокарбонат кальция разлагается с образованием карбоната кальция (CaCO3), который выпадает в осадок, уменьшая жесткость воды. После добавления соды (Na2CO3) во 2-ю пробирку, сульфат кальция будет реагировать с содой, образуя карбонат кальция (осадок) и сульфат натрия (растворимая соль): $$CaSO_4 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3\downarrow + Na_2SO_4$$ После добавления известкового молока (Ca(OH)2) в 3-ю пробирку, гидрокарбонат кальция будет реагировать с гидроксидом кальция, образуя карбонат кальция (осадок) и воду: $$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3\downarrow + 2H_2O$$ При кипячении смеси в 3-й пробирке произойдет разложение гидрокарбоната кальция: $$Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O + CO_2\uparrow$$ Затем во все четыре пробирки снова добавляют мыло и взбалтывают. В пробирках, где образовался осадок карбоната кальция (2-й и 3-й), жесткость воды уменьшится, и помутнение при добавлении мыла будет менее выраженным, чем в 1-й и 4-й пробирках. Молекулярные и ионные уравнения реакций: 1. Реакция сульфата кальция с мылом (стеаратом натрия): $$Ca^{2+} + 2C_{17}H_{35}COO^- \rightarrow Ca(C_{17}H_{35}COO)_2\downarrow$$ 2. Реакция гидрокарбоната кальция с мылом: $$Ca^{2+} + 2HCO_3^- + 2C_{17}H_{35}COO^- \rightarrow Ca(C_{17}H_{35}COO)_2\downarrow + 2HCO_3^-$$ 3. Реакция сульфата кальция с содой: $$Ca^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$$ 4. Реакция гидрокарбоната кальция с известковым молоком: $$Ca^{2+} + 2HCO_3^- + Ca^{2+} + 2OH^- \rightarrow 2CaCO_3\downarrow + 2H_2O$$