Страница 15 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

Перечислите физические и химические явления, происходящие при проведении рассмотренного эксперимента.

Поскольку в вопросе не указан конкретный эксперимент, явления будут рассмотрены на общеизвестном примере — горении парафиновой свечи. Этот процесс включает в себя как физические, так и химические явления.

Физические явления

К физическим явлениям относятся процессы, при которых изменяются физические свойства или агрегатное состояние вещества, но его химический состав остаётся неизменным. При горении свечи наблюдаются следующие физические явления: плавление твёрдого парафина и его переход в жидкое состояние, испарение жидкого парафина с фитиля и его переход в газообразное состояние, а также излучение пламенем света и тепла. Во всех этих случаях парафин остаётся парафином, меняется лишь его состояние.

Ответ: Физические явления — плавление и испарение парафина, излучение света и тепла.

Химические явления

К химическим явлениям (химическим реакциям) относятся процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, новые вещества. Главное химическое явление при горении свечи — это реакция горения (окисления). Пары парафина (углеводороды) взаимодействуют с кислородом из воздуха, в результате чего образуются совершенно новые вещества: углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). Упрощённое уравнение реакции для одного из компонентов парафина: $C_{25}H_{52} + 38O_2 \rightarrow 25CO_2 + 26H_2O$. При неполном сгорании (недостатке кислорода) также может образовываться сажа (углерод, $C$).

Ответ: Химические явления — горение (окисление) паров парафина с образованием углекислого газа, воды и сажи.

Постарайтесь сами назвать признаки, которые указывают на протекание химических реакций.

Химические реакции представляют собой превращение одних веществ (реагентов) в другие (продукты), которые отличаются от исходных составом и/или строением. Судить о протекании химической реакции можно по ряду внешних признаков. Вот основные из них:

Изменение цвета

Многие химические реакции сопровождаются изменением окраски реагентов или образующихся продуктов. Например, при добавлении нескольких капель йода (коричневого цвета) к крахмальному клейстеру (бесцветному) появляется интенсивное синее окрашивание. Другой пример — ржавление железа, в результате которого металл серого цвета превращается в ржавчину буро-коричневого цвета.

Выделение газа

Если в результате реакции образуется газообразное вещество, это можно наблюдать в виде выделения пузырьков газа из раствора или твердого вещества. Классическим примером является взаимодействие пищевой соды (гидрокарбоната натрия) с уксусом (раствором уксусной кислоты), при котором бурно выделяется углекислый газ.

Выпадение или растворение осадка

Признаком реакции может служить образование нерастворимого вещества (осадка) при смешивании двух растворов. Например, если к раствору медного купороса (голубого цвета) прилить раствор щелочи (например, гидроксида натрия), выпадет синий осадок гидроксида меди(II). Обратный процесс — растворение осадка при добавлении реагента — также свидетельствует о химической реакции.

Выделение или поглощение теплоты

Химические реакции практически всегда сопровождаются тепловыми эффектами. Реакции, идущие с выделением теплоты, называются экзотермическими (от лат. "экзо" — наружу). Примером может служить любая реакция горения. Реакции, идущие с поглощением теплоты из окружающей среды, называются эндотермическими (от лат. "эндо" — внутрь). В результате таких реакций реакционная смесь охлаждается. Например, растворение нитрата аммония в воде.

Появление света

Некоторые реакции, в основном экзотермические, сопровождаются выделением не только тепла, но и света. Горение магния — яркий пример такой реакции, протекающей с ослепительной вспышкой. Свечение может происходить и без значительного повышения температуры — это явление называется хемилюминесценцией (например, в светящихся палочках).

Появление запаха

Если у продуктов реакции есть характерный запах, отличный от запаха реагентов (или при его отсутствии у них), то его появление указывает на протекание химического процесса. Например, при горении серы образуется сернистый газ с резким, удушливым запахом.

Ответ: Основными признаками, указывающими на протекание химических реакций, являются: изменение цвета, выделение газа, выпадение или растворение осадка, выделение или поглощение теплоты (сопровождающееся изменением температуры), появление света и появление запаха.

Лабораторный эксперимент

1. В пробирку с раствором пищевой соды прилейте несколько капель раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?

2. К раствору медного купороса в пробирке прилейте немного раствора нашатырного спирта. Что наблюдаете? Затем добавьте избыток нашатырного спирта. Что наблюдаете?

3. К раствору пищевой соды в пробирке прилейте немного уксуса. Что наблюдаете?

4. Подожгите небольшую лучинку, затем используйте её для сжигания пучка шерстяных волокон. Что видите и ощущаете?

1. Пищевая сода (гидрокарбонат натрия, $NaHCO_3$) в водном растворе подвергается гидролизу по аниону, что создает слабощелочную среду:

$HCO_3^- + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 + OH^-$

Фенолфталеин является индикатором, который в щелочной среде (при pH > 8,2) изменяет свою окраску на малиновую. Поэтому при добавлении фенолфталеина к раствору соды наблюдается появление малинового окрашивания.

Ответ: Раствор окрашивается в малиновый цвет.

2. При добавлении небольшого количества раствора нашатырного спирта ($NH_3 \cdot H_2O$) к раствору медного купороса ($CuSO_4$) происходит реакция обмена. Образуется голубой студенистый осадок гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$):

$CuSO_4 + 2NH_3 \cdot H_2O \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + (NH_4)_2SO_4$

При добавлении избытка нашатырного спирта осадок гидроксида меди(II) растворяется. Это происходит из-за образования растворимого комплексного соединения – сульфата тетраамминмеди(II) ($[Cu(NH_3)_4]SO_4$), который имеет характерный ярко-синий (васильковый) цвет:

$Cu(OH)_2 + 4(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow [Cu(NH_3)_4](OH)_2 + 4H_2O$

В итоге раствор приобретает интенсивную синюю окраску.

Ответ: Сначала выпадает голубой студенистый осадок, который при добавлении избытка нашатырного спирта растворяется с образованием раствора ярко-синего цвета.

3. При добавлении уксуса (раствора уксусной кислоты, $CH_3COOH$) к раствору пищевой соды ($NaHCO_3$) происходит реакция нейтрализации. В результате реакции образуется ацетат натрия, вода и угольная кислота ($H_2CO_3$), которая неустойчива и сразу разлагается на углекислый газ ($CO_2$) и воду.

$NaHCO_3 + CH_3COOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O + CO_2 \uparrow$

Выделение углекислого газа вызывает вспенивание раствора.

Ответ: Наблюдается бурное выделение пузырьков газа (вспенивание).

4. Шерсть является белковым волокном, основной компонент которого – кератин. При сжигании шерстяных волокон наблюдается следующее: волокна горят плохо, спекаются, образуя черный хрупкий шарик, и самозатухают при удалении из пламени. Процесс горения сопровождается появлением характерного неприятного запаха жженого пера или паленых волос. Этот запах обусловлен термическим разложением белков, содержащих серу (в составе аминокислот цистеина и метионина).

Ответ: Шерсть горит медленно, спекаясь, с образованием черного обугленного остатка и распространением характерного запаха паленых волос.