Практическая работа №3, страница 77 - гдз по химии 7 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Взаимодействие карбонатов с разбавленными кислотами

Реактивы: кусочки мела или мрамора, разбавленный раствор соляной кислоты, растворы гидроксида натрия, известковой воды, дистиллированная вода, фенолфталеин, лакмус.

Химическая посуда и лабораторное оборудование: штатив для пробирок, пробирки, газоотводная трубка, стаканы.

Техника безопасности. Требуется соблюдение правил работы с кислотами и щелочами.

Ход работы

Опыт 1. В пробирку положите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в стакан и проверьте наличие газа горящей лучинкой.

Опыт 2. В пробирку налейте 2 мл известковой воды и пропустите через нее углекислый газ.

Почему при пропускании углекислого газа через известковую воду происходит сначала помутнение раствора, а затем образуется прозрачный раствор?

Опыт 3. В пробирку налейте 2 мл раствора гидроксида натрия и добавьте к нему несколько капель фенолфталеина. Затем через раствор пропустите углекислый газ. Почему фенолфталеин обесцвечивается при пропускании углекислого газа через раствор гидроксида натрия? Поясните и напишите словесное уравнение реакции.

Опыт 4. Налейте в пробирку 3 мл дистиллированной воды, добавьте несколько капель лакмуса и пропустите через воду углекислый газ до изменения окраски индикатора.

1. Что наблюдаете? Поясните.

1. Напишите словесные уравнения реакций.

1. Почему изменяется цвет лакмуса?

Опыт 1.

При добавлении соляной кислоты к кусочкам мела (карбонат кальция, $CaCO_3$) наблюдается бурная реакция с выделением бесцветного газа без запаха (вскипание). Этот газ — углекислый газ ($CO_2$). При проверке горящей лучинкой, она гаснет, так как углекислый газ не поддерживает горение и тяжелее воздуха, поэтому он скапливается в стакане, вытесняя кислород.

Реакция описывается следующим уравнением:

$CaCO_3(тв) + 2HCl(р-р) \rightarrow CaCl_2(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г)\uparrow$

Словесное уравнение реакции:

Карбонат кальция + соляная кислота → хлорид кальция + вода + углекислый газ

Ответ: В ходе реакции мела с соляной кислотой наблюдается выделение углекислого газа, который вызывает "вскипание" и тушит горящую лучинку.

Опыт 2.

При пропускании углекислого газа ($CO_2$) через известковую воду (насыщенный раствор гидроксида кальция, $Ca(OH)_2$) сначала происходит помутнение раствора. Это связано с образованием нерастворимого в воде белого осадка карбоната кальция ($CaCO_3$).

Уравнение реакции:

$Ca(OH)_2(р-р) + CO_2(г) \rightarrow CaCO_3(тв)\downarrow + H_2O(ж)$

Словесное уравнение:

Гидроксид кальция + углекислый газ → карбонат кальция + вода

При дальнейшем пропускании избытка углекислого газа через мутный раствор, осадок постепенно растворяется, и раствор снова становится прозрачным. Это происходит потому, что нерастворимый карбонат кальция реагирует с избытком углекислого газа и водой, образуя растворимую кислую соль — гидрокарбонат кальция $Ca(HCO_3)_2$.

Уравнение реакции:

$CaCO_3(тв) + CO_2(г) + H_2O(ж) \rightarrow Ca(HCO_3)_2(р-р)$

Словесное уравнение:

Карбонат кальция + углекислый газ + вода → гидрокарбонат кальция

Ответ: Помутнение вызвано образованием нерастворимого осадка карбоната кальция ($CaCO_3$), а последующее осветление — его превращением в растворимый гидрокарбонат кальция ($Ca(HCO_3)_2$) при избытке углекислого газа.

Опыт 3.

Раствор гидроксида натрия ($NaOH$) является сильной щелочью. Индикатор фенолфталеин в щелочной среде (при pH > 8,2) приобретает малиновую окраску. Углекислый газ ($CO_2$) является кислотным оксидом и, вступая в реакцию с водой, образует слабую угольную кислоту, которая затем вступает в реакцию нейтрализации с гидроксидом натрия. В результате образуется соль (карбонат натрия, $Na_2CO_3$) и вода.

Уравнение реакции:

$2NaOH(р-р) + CO_2(г) \rightarrow Na_2CO_3(р-р) + H_2O(ж)$

В результате этой реакции щелочь расходуется, и кислотность (pH) раствора понижается. Когда среда в пробирке становится нейтральной или слабощелочной (pH < 8,2), фенолфталеин теряет свою окраску и становится бесцветным.

Словесное уравнение реакции:

Гидроксид натрия + углекислый газ → карбонат натрия + вода

Ответ: Фенолфталеин обесцвечивается, потому что углекислый газ нейтрализует щелочь ($NaOH$), в результате чего pH раствора снижается до значения, при котором индикатор становится бесцветным.

Опыт 4.

1. Что наблюдаете? Поясните.

Наблюдается изменение цвета индикатора лакмуса с фиолетового (в нейтральной среде дистиллированной воды) на красный. Это происходит потому, что углекислый газ, пропущенный через воду, частично растворяется в ней и вступает в обратимую реакцию, образуя слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$). Угольная кислота диссоциирует с образованием ионов водорода ($H^+$), что создает кислую среду в растворе, которая и вызывает изменение цвета лакмуса.

1. Напишите словесные уравнения реакций.

Реакция образования угольной кислоты обратима и описывается следующим уравнением:

$CO_2(г) + H_2O(ж) \rightleftharpoons H_2CO_3(р-р)$

Словесное уравнение:

Углекислый газ + вода ↔ угольная кислота

1. Почему изменяется цвет лакмуса?

Цвет лакмуса изменяется из-за изменения кислотности (pH) раствора. В нейтральной воде (pH ≈ 7) лакмус имеет фиолетовый цвет. При образовании угольной кислоты ($H_2CO_3$) среда становится кислой (pH < 7) за счет появления ионов водорода ($H^+$). В кислой среде лакмус приобретает красный цвет.

Ответ: При пропускании $CO_2$ через воду с лакмусом наблюдается изменение цвета с фиолетового на красный. Это происходит из-за образования слабой угольной кислоты, которая подкисляет раствор.