Вопрос ✔, страница 120 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Практическая работа 7. Решение экспериментальных задач по теме «Основные классы неорганических соединений». Глава 3. Основные классы неорганических соединений - страница 120.

Какие задачи можно решать с помощью химического эксперимента?

Химический эксперимент является фундаментальным инструментом в химии, позволяющим решать широкий спектр теоретических и практических задач. Он служит для получения новых знаний о веществах, их свойствах, строении и превращениях. С помощью эксперимента можно проверять гипотезы, создавать новые материалы и технологии, а также контролировать качество продукции и состояние окружающей среды. Основные типы задач, решаемых с помощью химического эксперимента, можно сгруппировать следующим образом:

1. Определение качественного состава вещества

Эта задача заключается в установлении, из каких химических элементов, ионов или функциональных групп состоит исследуемое вещество или смесь. Для этого используются качественные реакции, которые сопровождаются характерными визуальными эффектами: изменением цвета, выпадением осадка, выделением газа. Например, для обнаружения ионов хлора ($Cl^−$) в растворе к нему добавляют раствор нитрата серебра ($AgNO_3$), что приводит к выпадению белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$). С помощью пламенной пробы можно определить наличие ионов щелочных и щелочноземельных металлов по характерной окраске пламени (например, ионы натрия $Na^+$ окрашивают пламя в желтый цвет, а ионы калия $K^+$ — в фиолетовый).
Ответ: С помощью эксперимента можно идентифицировать компоненты неизвестного образца.

2. Определение количественного состава вещества

Количественный анализ направлен на определение массовой доли, молярной концентрации или количества вещества компонента в образце. Для этого применяются такие методы, как титриметрия, гравиметрия, спектрофотометрия и хроматография. Например, методом кислотно-основного титрования можно точно определить концентрацию кислоты в растворе, постепенно добавляя к ней раствор щелочи известной концентрации в присутствии индикатора. Гравиметрический анализ позволяет определить массу компонента путем его осаждения в виде малорастворимого соединения, последующего отделения, высушивания и взвешивания осадка.
Ответ: Экспериментальные методы позволяют точно измерить содержание определенных веществ в смеси или растворе.

3. Синтез новых и получение известных веществ

Одной из важнейших задач химии является создание веществ с заданными свойствами (лекарств, полимеров, катализаторов) или получение уже известных веществ более эффективными и дешевыми способами. Эксперимент позволяет подобрать оптимальные условия для проведения химической реакции: температуру, давление, концентрацию реагентов, тип катализатора. Примером может служить синтез аспирина (ацетилсалициловой кислоты) в лаборатории путем реакции этерификации между салициловой кислотой и уксусным ангидридом. В промышленности примером является процесс Габера-Боша — синтез аммиака из азота и водорода при высоком давлении и температуре в присутствии катализатора.
Ответ: Эксперимент является основой для разработки методов получения как новых, так и уже известных химических соединений.

4. Изучение физических и химических свойств веществ

Экспериментально определяются важнейшие характеристики веществ: температура плавления и кипения, плотность, растворимость, электропроводность, цвет, запах. Также изучается их химическая активность: способность вступать в реакции с другими веществами (кислотами, щелочами, окислителями, восстановителями), устойчивость при нагревании. Например, можно экспериментально установить, что медь не реагирует с соляной кислотой, но реагирует с азотной, или определить, при какой температуре разлагается перманганат калия ($KMnO_4$).
Ответ: С помощью эксперимента можно охарактеризовать физические и химические свойства веществ.

5. Изучение закономерностей протекания химических реакций

Эксперимент позволяет исследовать кинетику и механизм химических реакций. Кинетические исследования включают измерение скорости реакции и изучение ее зависимости от различных факторов (концентрации, температуры, давления, наличия катализатора). Это позволяет определить порядок реакции, энергию активации и константу скорости. Изучение механизма реакции направлено на установление последовательности элементарных стадий, через которые проходит реакция. Например, измеряя изменение концентрации реагентов с течением времени, можно построить кинетическую кривую и рассчитать параметры реакции.
Ответ: Эксперимент позволяет выяснить, с какой скоростью и по какому пути протекает химическая реакция.

6. Установление строения молекул

Хотя строение молекул является теоретическим понятием, его установление невозможно без сложных физико-химических экспериментов. Такие методы, как рентгеноструктурный анализ, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), инфракрасная (ИК) и масс-спектрометрия, позволяют получить данные о пространственном расположении атомов в молекуле, длинах связей, валентных углах и наличии определенных функциональных групп. Например, с помощью ИК-спектроскопии можно подтвердить наличие гидроксильной группы ($-OH$) в молекуле спирта по характерной полосе поглощения.
Ответ: Экспериментальные методы позволяют определить точную трехмерную структуру химических соединений.