В склянке без этикетки кристаллическое вещество белого цвета. Как доказать, что это сульфат аммония? Опишите порядок проведения эксперимента. Составьте соответствующие уравнения реакции.

Чтобы доказать, что белое кристаллическое вещество — сульфат аммония $(NH_4)_2SO_4$, нужно обнаружить в нём два иона:

1) ион аммония $NH_4^+$;
2) сульфат-ион $SO_4^{2-}$.

Для этого вещество растворяют в воде и проводят две качественные реакции.

Сначала небольшое количество кристаллов помещают в пробирку и добавляют дистиллированную воду. Вещество должно раствориться, так как сульфат аммония хорошо растворим в воде. Полученный раствор делят на две части.

В первую пробирку с раствором добавляют раствор щёлочи, например гидроксид натрия $NaOH$, и осторожно нагревают. Если вещество содержит ионы аммония, выделяется аммиак $NH_3$. Его можно обнаружить по характерному запаху, но лучше не нюхать прямо из пробирки, а поднести к отверстию пробирки влажную красную лакмусовую бумажку. Она посинеет, потому что аммиак имеет щелочную реакцию.

Уравнение реакции:

Сокращённое ионное уравнение:

Можно дополнительно подтвердить выделение аммиака, поднеся к отверстию пробирки стеклянную палочку, смоченную соляной кислотой. Появится белый дым хлорида аммония:

Во вторую пробирку с раствором добавляют несколько капель разбавленной соляной кислоты $HCl$, а затем раствор хлорида бария $BaCl_2$. Если в растворе есть сульфат-ионы, образуется белый осадок сульфата бария $BaSO_4$, который не растворяется в кислотах.

Уравнение реакции:

Сокращённое ионное уравнение:

Добавление соляной кислоты нужно для того, чтобы исключить присутствие некоторых других ионов, например карбонат-ионов, которые тоже могли бы давать осадки с ионами бария. Сульфат бария в кислоте не растворяется, поэтому появление белого нерастворимого осадка служит доказательством наличия сульфат-иона.

Итак, если при действии щёлочи и нагревании выделяется аммиак, значит в веществе есть ион $NH_4^+$. Если при добавлении $BaCl_2$ в кислой среде образуется белый нерастворимый осадок $BaSO_4$, значит в веществе есть ион $SO_4^{2-}$. Совместное обнаружение этих ионов доказывает, что исследуемое вещество — сульфат аммония $(NH_4)_2SO_4$.