Страница 162 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Как можно определить, что в растворе содержится кислота?

Какие правила техники безопасности надо соблюдать при работе с кислотами?

Как можно определить, что в растворе содержится кислота?

Определить наличие кислоты в растворе можно несколькими способами. Важно помнить, что пробовать раствор на вкус категорически запрещено, так как многие кислоты ядовиты и вызывают сильные ожоги. Для определения кислот используют безопасные химические методы:

• Использование индикаторов. Индикаторы – это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от кислотности среды.
  • Лакмус в кислой среде становится красным.
  • Метиловый оранжевый (метилоранж) в кислой среде приобретает красный цвет.
  • Универсальная индикаторная бумага изменяет цвет на оттенки от желтого до красного (что соответствует pH < 7).
  • Фенолфталеин в кислой и нейтральной среде остается бесцветным.
• Взаимодействие с металлами. Кислоты реагируют с активными металлами (стоящими в ряду активности до водорода), такими как цинк (Zn), железо (Fe), магний (Mg). Признаком реакции является выделение пузырьков газа – водорода ($H_2$). Например: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$.
• Взаимодействие с карбонатами. Кислоты бурно реагируют с карбонатами (например, с мелом или содой – $CaCO_3$, $Na_2CO_3$), при этом выделяется углекислый газ ($CO_2$), что также наблюдается как "вскипание" или шипение. Например: $2HCl + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$.
• Использование pH-метра. Этот прибор напрямую измеряет водородный показатель (pH) раствора. Для кислот значение pH будет меньше 7.

Ответ: Наличие кислоты в растворе определяют с помощью индикаторов (лакмуса, метилоранжа), по реакции с активными металлами или карбонатами (выделение газа), либо с помощью прибора pH-метра (показания pH < 7).

Какие правила техники безопасности надо соблюдать при работе с кислотами?

Работа с кислотами, особенно концентрированными, требует строгого соблюдения правил техники безопасности, так как они являются едкими и опасными веществами.

• Использование средств индивидуальной защиты (СИЗ). Обязательно надевать защитные очки или защитную маску для лица, химически стойкие перчатки и лабораторный халат. Обувь должна быть закрытой.
• Работа в проветриваемом помещении. Все опыты с концентрированными и летучими кислотами (например, соляной, азотной) следует проводить только в вытяжном шкафу.
• Правило разбавления кислот. При разбавлении концентрированных кислот необходимо медленно, тонкой струйкой приливать кислоту в воду при постоянном перемешивании, а не наоборот! Вливание воды в кислоту может привести к закипанию и разбрызгиванию едкой жидкости из-за выделения большого количества тепла.
• Осторожное обращение. Не допускать проливания кислот. Всегда переливать жидкости аккуратно, используя воронку при необходимости.
• Действия при несчастных случаях.
  • При попадании кислоты на кожу необходимо немедленно смыть ее большим количеством холодной проточной воды в течение 10-15 минут, а затем обработать пораженное место слабым раствором соды ($NaHCO_3$).
  • При попадании кислоты в глаза следует немедленно промыть их большим количеством воды и срочно обратиться к врачу.
  • Пролитую на стол или пол кислоту следует нейтрализовать (например, посыпать содой), а затем убрать.
• Хранение и утилизация. Хранить кислоты следует в специально отведенных местах, в плотно закрытой посуде с соответствующей маркировкой, отдельно от щелочей и горючих веществ. Утилизировать отходы кислот нужно в соответствии с установленными правилами.

Ответ: При работе с кислотами необходимо использовать средства индивидуальной защиты (очки, перчатки, халат), работать в вытяжном шкафу, соблюдать правило разбавления (лить кислоту в воду), а в случае попадания на кожу немедленно промыть большим количеством воды.

Лабораторный опыт 1. Действие кислот на индикаторы

1) Поместите в штатив девять пробирок. В три пробирки налейте по 1 мл разбавленной серной кислоты, в следующие три налейте по 1 мл разбавленной соляной кислоты, а в остальные три — по 1 мл разбавленной азотной кислоты.

2) В первую пробирку с серной кислотой добавьте несколько капель раствора фиолетового лакмуса или опустите фиолетовую лакмусовую бумагу, во вторую пробирку влейте несколько капель раствора фенолфталеина, а в третью — метилового оранжевого.

Как изменилась окраска индикаторов в растворе серной кислоты?

3) Проведите такие же опыты с соляной и азотной кислотами.

В ходе лабораторного опыта исследуется действие трех сильных кислот — серной ($H_2SO_4$), соляной ($HCl$) и азотной ($HNO_3$) — на три различных кислотно-основных индикатора: лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый. Все кислоты в водных растворах диссоциируют с образованием ионов водорода ($H^+$), что обусловливает кислую среду (pH < 7). Именно наличие ионов $H^+$ вызывает изменение цвета индикаторов.

Раствор разбавленной серной кислоты ($H_2SO_4$) имеет сильнокислую среду. При добавлении индикаторов произойдут следующие изменения:

1. В пробирке с лакмусом: фиолетовый раствор лакмуса (или фиолетовая лакмусовая бумага) изменит свою окраску на красную. Это характерная реакция лакмуса на кислую среду.

2. В пробирке с фенолфталеином: раствор фенолфталеина является бесцветным и в кислой среде свою окраску не меняет. Он останется бесцветным. Фенолфталеин приобретает малиновую окраску только в щелочной среде (при pH > 8,2).

3. В пробирке с метиловым оранжевым: оранжевый раствор метилоранжа изменит свою окраску на красную (или розовую). Это происходит в сильнокислой среде (при pH < 3,1).

Ответ: В растворе серной кислоты лакмус стал красным, фенолфталеин остался бесцветным, а метиловый оранжевый стал красным.

Соляная кислота ($HCl$) и азотная кислота ($HNO_3$) также являются сильными кислотами. Как и серная кислота, они создают в водном растворе кислую среду, поэтому действие на индикаторы будет аналогичным.

Результаты для соляной кислоты ($HCl$):
• Лакмус: окрасится в красный цвет.
• Фенолфталеин: останется бесцветным.
• Метиловый оранжевый: окрасится в красный цвет.

Результаты для азотной кислоты ($HNO_3$):
• Лакмус: окрасится в красный цвет.
• Фенолфталеин: останется бесцветным.
• Метиловый оранжевый: окрасится в красный цвет.

Таким образом, все три кислоты демонстрируют одинаковое поведение по отношению к данным индикаторам, что подтверждает их принадлежность к классу кислот.

Ответ: Результаты опытов с соляной и азотной кислотами полностью совпадают с результатами опыта с серной кислотой: лакмус становится красным, метиловый оранжевый — красным, а фенолфталеин не изменяет своей бесцветной окраски.

Лабораторный опыт 2. Отношение кислот к металлам

1) Возьмите четыре пробирки. В первую пробирку поместите кусочек магния $Mg$, во вторую — кусочек цинка $Zn$, в третью — кусочек железа $Fe$, в четвёртую — кусочек меди $Cu$.

2) В каждую пробирку прилейте по 1 мл соляной кислоты.

3) Повторите опыт, взяв вместо соляной кислоты раствор серной кислоты.

● Напишите уравнения проведённых реакций. К какому типу относят эти реакции?

Напишите уравнения проведённых реакций. К какому типу относят эти реакции?

Решение

Способность металла реагировать с раствором кислоты (неокисляющей, какой являются разбавленные соляная и серная кислоты) определяется его положением в электрохимическом ряду напряжений металлов. Металлы, расположенные в этом ряду левее водорода ($H$), вытесняют его из растворов таких кислот. Металлы, расположенные правее водорода, с ними не взаимодействуют.

В ряду напряжений магний ($Mg$), цинк ($Zn$) и железо ($Fe$) находятся левее водорода, а медь ($Cu$) — правее.

Исходя из этого, магний, цинк и железо будут вступать в реакцию с соляной и серной кислотами, а медь — нет.

1. Уравнения реакций с соляной кислотой ($HCl$):

Магний вступает в реакцию с кислотой, образуя соль хлорид магния и выделяя водород: $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\uparrow$

Цинк реагирует с кислотой с образованием хлорида цинка и водорода: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$

Железо реагирует с кислотой, образуя соль хлорид железа(II) и водород: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$

Медь не реагирует с соляной кислотой: $Cu + HCl \rightarrow$ реакция не идет

2. Уравнения реакций с раствором серной кислоты ($H_2SO_4$):

Магний реагирует с кислотой, образуя сульфат магния и водород: $Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\uparrow$

Цинк реагирует с кислотой с образованием сульфата цинка и водорода: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$

Железо реагирует с кислотой, образуя сульфат железа(II) и водород: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$

Медь не реагирует с разбавленной серной кислотой: $Cu + H_2SO_4 (\text{разб.}) \rightarrow$ реакция не идет

Все протекающие реакции, в ходе которых атомы простого вещества (металла) замещают атомы водорода в сложном веществе (кислоте), относятся к реакциям замещения.

Ответ:

Уравнения проведённых реакций:

$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\uparrow$

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\uparrow$

$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$

$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$

Реакции меди с соляной и разбавленной серной кислотами не идут.

Все указанные реакции относятся к типу реакций замещения.