Лабораторный опыт №10, страница 205 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ № 10

Определение жесткости воды

Оборудование и реактивы: мерный цилиндр ($100$ мл), коническая колба ($250-300$ мл), бюретка ($25$ мл), пробирки; индикатор метиловый оранжевый ($0,02\%$-ный раствор), раствор соляной кислоты, кусочки хозяйственного мыла размером $1 \times 1 \times 1$ см.

Пробы воды:

— дистиллированная;

— из водопроводного крана;

— водопроводная кипяченая.

Опыт. Качественное определение жесткости воды с помощью раствора мыла.

В три пробирки наливают по $10$ мл воды:

1 — водопроводная,

2 — водопроводная кипяченая,

3 — дистиллированная.

В каждую пробирку бросьте по одинаковому кусочку мыла, сильно встряхните в течение $1-2$ мин для более полного его растворения. Далее вода отстаивается. Измерьте высоту пены и опишите внешний вид полученных растворов: наличие хлопьевидного осадка, его количество, прозрачность раствора.

Результаты опыта запишите в виде таблицы:

1) В какой воде мыло растворяется лучше?

2) Какую воду целесообразнее использовать для стирки, мытья волос, умывания?

3) Как улучшить растворимость мыла в водопроводной воде?

4) Почему в жесткой воде мыло растворяется плохо?

5) Как можно доказать, что в жесткой воде содержатся растворенные вещества? Как можно уменьшить их количество в воде?

6) Можно ли считать, что мыло является своеобразным индикатором жесткости воды?

Результаты опыта записываются в таблицу на основе теоретических знаний о жесткости воды и ее взаимодействии с мылом.

1) В какой воде мыло растворяется лучше?

Мыло лучше всего "растворяется" (то есть образует пену и проявляет моющие свойства) в дистиллированной воде. Это связано с тем, что дистиллированная вода является мягкой и не содержит ионов кальция и магния, которые мешают процессу пенообразования.

Ответ: Мыло растворяется лучше в дистиллированной воде.

2) Какую воду целесообразнее использовать для стирки, мытья волос, умывания?

Для стирки, мытья волос и умывания целесообразнее использовать мягкую воду (в данном опыте ее аналогами являются дистиллированная и кипяченая вода). В мягкой воде моющие средства расходуются экономнее, лучше пенятся и эффективнее удаляют загрязнения. Жесткая вода оставляет налет на тканях, волосах и коже.

Ответ: Целесообразнее использовать мягкую воду.

3) Как улучшить растворимость мыла в водопроводной воде?

Чтобы улучшить пенообразование мыла в водопроводной воде, необходимо снизить ее жесткость. Этого можно добиться кипячением (устраняется временная жесткость) или добавлением специальных веществ-умягчителей, например, кальцинированной соды ($Na_2CO_3$), которая осаждает ионы жесткости.

Ответ: Улучшить растворимость мыла можно путем умягчения воды, например, кипячением или добавлением умягчителей (соды).

4) Почему в жесткой воде мыло растворяется плохо?

Мыло представляет собой натриевые или калиевые соли высших жирных кислот (например, стеарат натрия $C_{17}H_{35}COONa$). Жесткая вода содержит растворенные соли кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). При взаимодействии мыла с этими ионами происходит реакция обмена, в результате которой образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли жирных кислот (мыльный шлак), выпадающие в осадок. Этот процесс "связывает" мыло, не давая ему образовывать пену.

Уравнение реакции: $2C_{17}H_{35}COONa + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow + 2Na^{+}$

Ответ: В жесткой воде мыло вступает в реакцию с ионами кальция и магния, образуя нерастворимый осадок, что препятствует пенообразованию и проявлению моющих свойств.

5) Как можно доказать, что в жесткой воде содержатся растворенные вещества? Как можно уменьшить их количество в воде?

Доказать наличие растворенных веществ можно методом выпаривания. Если каплю водопроводной воды поместить на чистое стекло и выпарить, на стекле останется белый налет (накипь) — это и есть растворенные соли. При выпаривании дистиллированной воды налет не образуется.

Уменьшить количество солей жесткости в воде можно несколькими способами:

• Кипячение (устраняет временную, карбонатную жесткость). При этом гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются и выпадают в осадок в виде нерастворимых карбонатов: $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaCO_3 \downarrow + H_2o + CO_2 \uparrow$.
• Добавление реагентов (химический способ), например, кальцинированной соды ($Na_2CO_3$).
• Использование ионообменных фильтров, которые заменяют ионы $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$ на ионы $Na^{+}$.

Ответ: Доказать наличие растворенных веществ можно выпариванием. Уменьшить их количество можно кипячением, добавлением соды или с помощью специальных фильтров.

6) Можно ли считать, что мыло является своеобразным индикатором жесткости воды?

Да, можно. Индикатор — это вещество, которое видимым образом реагирует на изменение химического состава среды. В данном случае мыло дает наглядную качественную оценку жесткости воды: чем хуже мыло пенится и чем больше образуется хлопьевидного осадка, тем вода жестче. И наоборот, обильная пена при отсутствии осадка свидетельствует о мягкости воды.

Ответ: Да, можно, так как способность мыла образовывать пену является наглядным показателем жесткости воды.