2, страница 29 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Практическая работа 3. Анализ почвы. Глава 1. Первоначальные химические понятия - страница 29.

Опыт 2. Получение почвенного раствора и опыты с ним

Соберите прибор для фильтрования (рис. 27): вложите бумажный фильтр в воронку, закреплённую в кольце штатива, и смочите его водой.

В химический стакан профильтруйте полученную в первом опыте смесь почвы и воды. Твёрдые нерастворимые компоненты почвы останутся на фильтре, а в стакане соберётся фильтрат — прозрачный почвенный раствор. Исследуйте его.

1. С помощью пипетки поместите несколько капель почвенного раствора на стеклянную пластинку и, используя тигельные щипцы, подержите её над пламенем спиртовки до полного испарения воды. Что наблюдаете? Объясните.

2. Испытайте среду почвенного раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги. С этой целью на неё пипеткой нанесите каплю почвенного раствора и, используя шкалу на упаковке, определите среду раствора. Сделайте вывод: какую — кислую, щелочную или нейтральную — среду имеет полученный вами почвенный раствор?

3. В одну пробирку прилейте 2–3 мл дистиллированной воды, а в другую — такой же объём почвенного раствора. В каждую пробирку добавьте по одной капле 2 %-ного раствора перманганата калия. Что наблюдаете? В пробирке с дистиллированной водой окраска раствора перманганата калия не изменилась. Что наблюдали в почвенном растворе? Сделайте вывод о наличии перегноя (органических веществ) в почвенном растворе, если известно, что исчезновение окраски указывает на его присутствие.

Рис. 27. Прибор для фильтрования

Дополнительное задание.

Проконсультируйтесь у специалиста, какая почва характерна для вашего региона. Предложите способ улучшения её плодородия.

1. С помощью пипетки поместите несколько капель почвенного раствора на стеклянную пластинку и, используя тигельные щипцы, подержите ее над пламенем спиртовки до полного испарения воды. Что наблюдаете? Объясните.

Решение:

При нагревании стеклянной пластинки с каплями почвенного раствора вода постепенно испаряется. После её полного испарения на стекле можно наблюдать тонкий белый или сероватый налёт — твёрдый остаток.

Объяснение этого явления заключается в том, что почвенный раствор не является химически чистой водой. Он содержит растворённые в воде минеральные соли и другие вещества, которые были вымыты из почвенных частиц. Вода (растворитель) при нагревании переходит в газообразное состояние (пар), а растворённые в ней твёрдые вещества (соли) остаются на поверхности стеклянной пластинки. Таким образом, этот опыт доказывает, что в почве содержатся водорастворимые вещества.

Ответ: Наблюдается образование твёрдого налёта на стеклянной пластинке после испарения воды. Это объясняется тем, что в почвенном растворе содержатся растворённые минеральные соли, которые остаются на стекле после испарения растворителя (воды).

2. Испытайте среду почвенного раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги. С этой целью на неё пипеткой нанесите каплю почвенного раствора и, используя шкалу на упаковке, определите среду раствора. Сделайте вывод: какую — кислую, щелочную или нейтральную — среду имеет полученный вами почвенный раствор?

Решение:

При нанесении капли почвенного раствора на универсальную индикаторную бумагу её цвет изменяется. Сравнив полученный цвет со шкалой pH, которая прилагается к индикаторной бумаге, можно определить среду раствора. Результат зависит от типа почвы, из которой был получен раствор:

• Если бумага окрасилась в оттенки красного или оранжевого цвета (pH < 7), то среда раствора кислая. Такая среда характерна для подзолистых и болотных почв.
• Если бумага приобрела жёлто-зелёный цвет (pH ≈ 7), то среда раствора нейтральная. Такая среда часто встречается у чернозёмов.
• Если бумага стала синей или фиолетовой (pH > 7), то среда раствора щелочная. Такая реакция свойственна солончакам.

Для большинства почв в средней полосе России характерен слабокислый или нейтральный состав, поэтому наиболее вероятным результатом будет окрашивание индикатора в желтый или оранжево-желтый цвет, что соответствует слабокислой среде.

Ответ: Среда почвенного раствора может быть кислой, нейтральной или щелочной. Её определяют по изменению цвета универсальной индикаторной бумаги при контакте с раствором. В зависимости от типа почвы результат будет разным (например, для подзолистой почвы раствор будет иметь кислую среду).

3. В одну пробирку прилейте 2–3 мл дистиллированной воды, а в другую — такой же объём почвенного раствора. В каждую пробирку добавьте по одной капле 2%-ного раствора перманганата калия. Что наблюдаете? В пробирке с дистиллированной водой окраска раствора перманганата калия не изменилась. Что наблюдали в почвенном растворе? Сделайте вывод о наличии перегноя (органических веществ) в почвенном растворе, если известно, что исчезновение окраски указывает на его присутствие.

Решение:

В ходе опыта наблюдаются следующие изменения:

• В пробирке с дистиллированной водой (контрольный опыт) раствор перманганата калия ($KMnO_4$) окрашивает воду в устойчивый малиновый цвет.
• В пробирке с почвенным раствором малиновая окраска, которую придал перманганат калия, быстро исчезает, и раствор становится бесцветным или приобретает бурый оттенок.

Это происходит потому, что перманганат калия ($KMnO_4$) — сильный окислитель. В почвенном растворе содержатся растворимые органические вещества (часть гумуса, или перегноя). Они вступают в химическую реакцию с перманганатом калия, в ходе которой он восстанавливается, теряя свою окраску. Ион $MnO_4^-$ (малиновый) превращается в соединения марганца с более низкой степенью окисления, например, в оксид марганца(IV) $MnO_2$ (нерастворимый осадок бурого цвета) или бесцветный ион $Mn^{2+}$. Так как в условии сказано, что исчезновение окраски указывает на наличие перегноя, можно сделать однозначный вывод.

Ответ: В пробирке с почвенным раствором наблюдалось обесцвечивание раствора перманганата калия. Это доказывает наличие в почвенном растворе перегноя (органических веществ), который вступает в реакцию с перманганатом калия.

Дополнительное задание. Проконсультируйтесь у специалиста, какая почва характерна для вашего региона. Предложите способ улучшения её плодородия.

Решение:

Тип почвы зависит от конкретного региона. Например, для Нечернозёмной зоны России, охватывающей значительную часть европейской территории страны, характерны дерново-подзолистые почвы. Эти почвы, как правило, имеют невысокое естественное плодородие, характеризуются низким содержанием гумуса (перегноя) и повышенной кислотностью.

Для улучшения плодородия таких почв можно предложить следующие агротехнические приёмы:

1. Известкование: Внесение в почву известняковой ($CaCO_3$) или доломитовой муки для нейтрализации избыточной кислотности. Это повышает доступность питательных веществ для растений и улучшает жизнедеятельность полезных почвенных микроорганизмов.
2. Внесение органических удобрений: Для повышения содержания гумуса, улучшения структуры и влагоёмкости почвы необходимо регулярно вносить навоз, компост, торф, а также практиковать посев сидератов (растений, зелёную массу которых запахивают в почву).
3. Применение минеральных удобрений: Так как дерново-подзолистые почвы бедны основными элементами питания, необходимо вносить комплексные минеральные удобрения, содержащие азот (N), фосфор (P) и калий (K), в соответствии с потребностями выращиваемых культур.

Ответ: Для улучшения плодородия почв (на примере дерново-подзолистых) необходимо применять комплексный подход: снижать кислотность путём известкования, обогащать почву органическим веществом (гумусом) за счёт внесения навоза или компоста и восполнять недостаток питательных элементов с помощью минеральных удобрений.