Лабораторный опыт №3, страница 25 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

Задания внутри параграфа. §4. Строение веществ. Глава II. Строение и агрегатные состояния вешест - страница 25.

Лабораторный опыт № 3

В стакан с водой поместите несколько кристалликов перманганата калия (марганцовки). Хорошо заметны малиновые разводы. Один из двух типов ионов, из которых состоит это вещество, имеет яркую малиново-фиолетовую окраску, поэтому его диффузию в объёме раствора легко увидеть невооружённым глазом. Нетрудно убедиться, что через непродолжительное время цвет раствора станет совершенно однородным.

Что вы наблюдаете?

При помещении кристалликов перманганата калия (марганцовки) в стакан с водой можно наблюдать, как от них начинают расходиться яркие малиново-фиолетовые струйки. Постепенно эти окрашенные области распространяются по всему объёму воды, и через некоторое время весь раствор приобретает равномерный, однородный цвет.

Ответ: Наблюдается постепенное самопроизвольное окрашивание воды в малиново-фиолетовый цвет, которое начинается от кристалликов и со временем охватывает весь объём, делая окраску раствора однородной.

О чём свидетельствует это явление?

Это явление, называемое диффузией, наглядно демонстрирует основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Во-первых, оно подтверждает, что все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов, ионов), между которыми есть промежутки. В данном случае ионы перманганата калия проникают в промежутки между молекулами воды. Во-вторых, это доказывает, что частицы вещества находятся в непрерывном и хаотическом (беспорядочном) движении. Именно это тепловое движение заставляет частицы перемещаться и перемешиваться.

Ответ: Наблюдаемое явление (диффузия) свидетельствует о том, что вещества состоят из отдельных частиц, которые находятся в непрерывном хаотическом движении.

Почему со временем окраска становится однородной?

Окраска раствора становится однородной в результате процесса диффузии. Кристаллы перманганата калия ($KMnO_4$) при растворении распадаются на ионы калия ($K^+$) и перманганат-ионы ($MnO_4^-$). Перманганат-ионы имеют яркую окраску. Изначально их концентрация максимальна вблизи кристалликов. Из-за непрерывного и хаотического теплового движения ионы $MnO_4^-$ и молекулы воды постоянно сталкиваются и меняют своё положение в пространстве. Это приводит к тому, что ионы самопроизвольно перемещаются из области с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Процесс продолжается до тех пор, пока ионы не распределятся равномерно по всему объёму воды, после чего цвет раствора становится совершенно однородным.

Ответ: Окраска становится однородной, потому что в результате хаотического теплового движения частицы окрашивающего вещества (перманганат-ионы) равномерно распределяются по всему объёму растворителя (воды).

Как изменится скорость окрашивания, если воду нагреть? Почему?

Если использовать горячую воду вместо холодной, скорость окрашивания раствора значительно увеличится. Это объясняется тем, что температура вещества напрямую связана со средней кинетической энергией его частиц. При нагревании воды средняя скорость движения как молекул воды, так и ионов перманганата калия возрастает. Частицы начинают двигаться быстрее, сталкиваться друг с другом чаще и с большей энергией, что существенно ускоряет процесс их взаимного проникновения и перемешивания. Следовательно, диффузия в горячей воде протекает быстрее, и раствор окрасится равномерно за более короткое время.

Ответ: При нагревании воды скорость окрашивания увеличится, так как с ростом температуры возрастает скорость теплового движения частиц, что ускоряет процесс диффузии.