Страница 75 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Соединения этого класса в полном соответствии с его названием характеризуются кислым вкусом. Вспомните, например, вкус лимона, обусловленный содержанием в нём лимонной кислоты. Однако распознавать кислоты с помощью рецепторов языка запрещают правила техники безопасности. Как же распознают кислоты?

В полном соответствии с правилами техники безопасности, распознавать кислоты на вкус категорически запрещено. Многие кислоты являются едкими, ядовитыми веществами, и их проба на вкус может привести к тяжелым химическим ожогам и отравлениям. Поэтому в химии для определения кислот существуют специальные, безопасные методы, основанные на их общих химических свойствах.

Самый простой и распространенный способ — это использование кислотно-основных индикаторов. Это органические вещества, которые изменяют свой цвет при попадании в кислую или щелочную среду.

• Лакмус. В нейтральной среде он фиолетовый, а в кислой среде становится красным.
• Метиловый оранжевый (метилоранж). В кислой среде изменяет свой оранжевый цвет на красный.
• Универсальная индикаторная бумага. Это бумага, пропитанная смесью нескольких индикаторов. Она позволяет не только определить наличие кислоты, но и примерно оценить её силу (уровень pH) по изменению цвета. В кислых растворах цвет изменяется от желтого и оранжевого (слабые кислоты) до красного (сильные кислоты).

Также кислоты можно распознать по их характерным химическим реакциям.

• Реакция с активными металлами. Кислоты реагируют с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода (например, цинк $Zn$, магний $Mg$, железо $Fe$), с выделением газообразного водорода. Например, при добавлении цинка к серной кислоте наблюдается выделение пузырьков газа: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$.
• Реакция с карбонатами. Все кислоты реагируют с солями угольной кислоты — карбонатами (например, с мелом или мрамором $CaCO_3$, пищевой содой $NaHCO_3$) с выделением углекислого газа $CO_2$. Эта реакция сопровождается характерным «вскипанием» (шипением). Например, реакция соляной кислоты с карбонатом кальция: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$.

Для точного количественного определения кислотности раствора используют электронный прибор — pH-метр. Он измеряет активность ионов водорода в растворе и показывает точное значение pH. Для всех кислотных растворов значение $pH < 7$.

Ответ: Распознать кислоты можно с помощью кислотно-основных индикаторов (например, лакмус становится красным), по их характерным химическим реакциям (взаимодействие с металлами и карбонатами с выделением газа) или с помощью прибора pH-метра, который покажет значение pH меньше 7.

Лабораторный опыт 14

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1–2 мл соляной кислоты и растворов серной и азотной кислот. Затем в каждую пробирку добавьте несколько капель раствора лакмуса. Что наблюдаете?

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1–2 мл соляной кислоты и растворов серной и азотной кислот. Затем в каждую из пробирок добавьте несколько капель раствора метилоранжа. Что наблюдаете?

Решение

Данный лабораторный опыт демонстрирует общее свойство кислот — их способность изменять окраску индикаторов. Соляная кислота ($HCl$), серная кислота ($H_2SO_4$) и азотная кислота ($HNO_3$) являются сильными кислотами. При растворении в воде они диссоциируют с образованием большого количества ионов водорода ($H^+$), которые и обусловливают кислую среду раствора.

Процессы диссоциации кислот в воде:

$HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$

$H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$

Наличие ионов $H^+$ приводит к изменению цвета индикаторов, добавленных в растворы.

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1—2 мл соляной кислоты и растворов серной и азотной кислот. Затем в каждую пробирку добавьте несколько капель раствора лакмуса. Что наблюдаете?

Лакмус — это кислотно-основный индикатор, который в нейтральной среде имеет фиолетовый цвет. В кислой среде, при избытке ионов водорода ($H^+$) и значении pH < 4,5, лакмус изменяет свою окраску на красную. Поскольку все три пробирки содержат растворы сильных кислот, среда в них будет кислой. Следовательно, при добавлении раствора лакмуса в каждую из пробирок мы будем наблюдать изменение его фиолетового цвета на красный.

Ответ: В каждой из трех пробирок раствор окрасится в красный цвет.

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1—2 мл соляной кислоты и растворов серной и азотной кислот. Затем в каждую из пробирок добавьте несколько капель раствора метилоранжа. Что наблюдаете?

Метилоранж (метиловый оранжевый) — это также кислотно-основный индикатор. В нейтральной и щелочной среде он имеет желтую окраску. В сильнокислой среде (при pH < 3,1) метилоранж изменяет свой цвет на красный (или розовый). Так как в пробирках находятся растворы сильных кислот, pH в них будет значительно ниже 3,1. Поэтому при добавлении нескольких капель раствора метилоранжа в каждую пробирку, его исходная оранжево-желтая окраска изменится на красную.

Ответ: В каждой из трех пробирок раствор окрасится в красный цвет.