Страница 106 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт 19

В пробирку налейте 1–2 мл раствора щёлочи и несколько капель фенолфталеина. Что наблюдаете? Затем добавьте в пробирку раствор кислоты до полного обесцвечивания содержимого. Объясните результат наблюдений. Запишите уравнение реакции.

2. Взаимодействие кислот с нерастворимыми основаниями протекает аналогично:

$Fe(OH)_2 + 2HCl = FeCl_2 + 2H_2O$

В ходе выполнения лабораторного опыта происходят следующие процессы и наблюдения:

1. Добавление фенолфталеина к раствору щёлочи.
При добавлении нескольких капель индикатора фенолфталеина в пробирку с раствором щёлочи (например, гидроксида натрия $NaOH$) наблюдается появление яркой малиновой окраски.
Объяснение: Фенолфталеин является кислотно-основным индикатором, который меняет свой цвет в зависимости от pH среды. В щелочной среде (при pH > 8,2), создаваемой гидроксид-ионами ($OH^-$), он приобретает характерную малиновую окраску.

2. Добавление раствора кислоты к полученному раствору.
При постепенном добавлении в пробирку с окрашенным раствором раствора кислоты (например, соляной кислоты $HCl$) происходит обесцвечивание раствора. Малиновая окраска исчезает.
Объяснение: Добавление кислоты запускает реакцию нейтрализации. В этой реакции кислота взаимодействует со щёлочью, в результате чего образуются соль и вода. Ионы водорода ($H^+$) из кислоты связывают гидроксид-ионы ($OH^−$) из щёлочи, образуя молекулы воды ($H_2O$). Когда вся щёлочь нейтрализована, среда в пробирке становится нейтральной (pH ≈ 7) или слабокислой (при избытке кислоты). В нейтральной и кислой среде фенолфталеин бесцветен, что и приводит к исчезновению малиновой окраски.

3. Уравнение реакции.
Реакция нейтрализации между щёлочью (гидроксидом натрия) и кислотой (соляной кислотой) является примером ионного обмена и описывается следующими уравнениями:
Молекулярное уравнение:
$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
Полное ионное уравнение:
$Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$
Сокращённое ионное уравнение, отражающее суть процесса:
$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ответ: При добавлении фенолфталеина к щёлочи раствор окрашивается в малиновый цвет, что указывает на щелочную среду. При добавлении кислоты происходит реакция нейтрализации, среда становится нейтральной, и окраска индикатора исчезает. Уравнение реакции (на примере $NaOH$ и $HCl$): $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.

Лабораторный опыт 20

Получите нерастворимый гидроксид меди(II) реакцией обмена. Для этого в пробирку с 1 мл раствора сульфата меди(II) налейте 2 мл раствора щёлочи. Что наблюдаете? К полученному осадку добавьте соляную или серную кислоту до полного его растворения. Объясните результаты наблюдений, запишите уравнения реакций.

1. Получение нерастворимого гидроксида меди(II) реакцией обмена

Для получения гидроксида меди(II) необходимо к 1 мл раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$) прилить 2 мл раствора щёлочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$).

Наблюдение: При смешивании голубого раствора сульфата меди(II) и бесцветного раствора щёлочи наблюдается выпадение объёмного студенистого осадка ярко-синего цвета.

Объяснение: Происходит реакция обмена, в ходе которой ионы меди ($Cu^{2+}$) из раствора соли взаимодействуют с гидроксид-ионами ($OH^{-}$) из раствора щёлочи. В результате образуется нерастворимое в воде основание — гидроксид меди(II), $Cu(OH)_2$, которое выпадает в осадок.

Уравнение реакции в молекулярном виде:
$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Сокращённое ионное уравнение, отражающее суть процесса:
$Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

Ответ: Наблюдается выпадение синего студенистого осадка. Это гидроксид меди(II), образовавшийся в результате реакции обмена: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$.

2. Растворение осадка гидроксида меди(II) в кислоте

К полученному осадку гидроксида меди(II) добавляют соляную ($HCl$) или серную ($H_2SO_4$) кислоту до его полного растворения.

Наблюдение: Синий осадок растворяется, и образуется прозрачный раствор. При использовании серной кислоты раствор приобретает голубой цвет, а при использовании концентрированной соляной кислоты — зеленовато-голубой.

Объяснение: Гидроксид меди(II) является основанием и вступает в реакцию нейтрализации с кислотой. В результате реакции образуются растворимая соль меди(II) и вода. Так как продукты реакции растворимы в воде, осадок исчезает. Голубая окраска раствора обусловлена наличием гидратированных ионов меди(II) $[Cu(H_2O)_6]^{2+}$.

Уравнения реакций:
а) с соляной кислотой:
Молекулярное уравнение: $Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$
Сокращённое ионное уравнение: $Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

б) с серной кислотой:
Молекулярное уравнение: $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$
Сокращённое ионное уравнение: $Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Ответ: Осадок растворяется с образованием прозрачного раствора голубого цвета, так как происходит реакция нейтрализации гидроксида меди(II) кислотой. Уравнения реакций: $Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$ (с соляной кислотой) или $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$ (с серной кислотой).