Страница 53 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

МОИ ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Домашний эксперимент.

«ПОМОЩНИК»

Воспользуйтесь обнаруженными вами «домашними» индикаторами и проверьте, как они изменяют свою окраску под действием растворов $6\%$-ного уксуса (осторожно: едкое вещество!) и лимонного сока.

Для выполнения этого домашнего эксперимента необходимо исследовать, как изменяется цвет различных природных индикаторов под воздействием кислот. В качестве кислот выступают 6%-ный раствор уксуса (содержит уксусную кислоту, $CH_3COOH$) и лимонный сок (содержит в основном лимонную кислоту, $C_6H_8O_7$). Кислая среда характеризуется избытком ионов водорода $H^+$, которые и вызывают изменение цвета индикаторов.

Подготовка и проведение: Необходимо мелко нашинковать несколько листьев краснокочанной капусты, залить их кипятком и дать настояться 15-20 минут. Полученный отвар будет иметь фиолетовый цвет (в нейтральной среде). Далее следует налить отвар в две прозрачные емкости. В первую добавить немного уксуса, во вторую — лимонного сока.

Результат: В обеих емкостях фиолетовый цвет индикатора изменится на ярко-розовый или красный. Красящее вещество капусты, антоциан, меняет свою структуру и цвет в кислой среде.

Ответ: Отвар краснокочанной капусты под действием 6%-ного уксуса и лимонного сока изменит свой фиолетовый цвет на розовый или красный.

Подготовка и проведение: Нужно заварить крепкий черный чай без каких-либо добавок. Его исходный цвет — темно-коричневый или янтарный. В стакан с остывшим чаем следует добавить несколько капель уксуса или лимонного сока.

Результат: Чай заметно посветлеет, его окраска изменится на светло-желтую. Это происходит из-за реакции пигментов чая (теафлавинов и теарубигинов) на повышение кислотности.

Ответ: Крепкий черный чай при добавлении 6%-ного уксуса или лимонного сока светлеет, приобретая светло-желтый оттенок.

Подготовка и проведение: Можно использовать свежевыжатый сок свеклы или ее концентрированный отвар. Исходный цвет жидкости — насыщенный бордовый. К небольшому количеству сока или отвара нужно добавить уксус или лимонный сок.

Результат: Бордовая окраска станет заметно ярче, превратившись в алую или ярко-красную. За это изменение отвечают свекольные пигменты бетацианины.

Ответ: Свекольный сок (или отвар) под действием 6%-ного уксуса или лимонного сока меняет свой бордовый цвет на ярко-красный.

Подготовка и проведение: Порошок куркумы (приправа) нужно развести в небольшом количестве теплой воды. Полученный раствор будет иметь ярко-желтый цвет. К этому раствору следует добавить уксус или лимонный сок.

Результат: В кислой среде цвет куркумы не изменится и останется желтым. Это демонстрирует, что не все природные пигменты меняют цвет в кислой среде. Куркумин (пигмент куркумы) является индикатором на щелочную среду (в которой он краснеет).

Ответ: Цвет раствора куркумы не изменится при добавлении 6%-ного уксуса или лимонного сока, он останется желтым.

Какие вещества называют гидроксидами?

Гидроксиды — это класс сложных неорганических веществ, которые с точки зрения строения содержат одну или несколько гидроксогрупп ($-OH$), связанных с атомом другого элемента (чаще всего металла, но также и неметалла).

Общая формула гидроксидов металлов выглядит как $Me(OH)_n$, где $Me$ — это символ металла, а $n$ — это число гидроксогрупп, которое соответствует степени окисления металла.

В зависимости от химических свойств, которые проявляет гидроксид, их принято классифицировать на три основные группы:

1. Основные гидроксиды (основания). Образуются типичными металлами, в основном элементами I и II групп главных подгрупп (щелочные и щелочноземельные металлы). Они реагируют с кислотами, образуя соль и воду. Растворимые в воде основания называют щёлочами. Примеры: гидроксид натрия ($NaOH$), гидроксид калия ($KOH$), гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$). При диссоциации в воде они образуют катионы металла и гидроксид-анионы $OH^−$:
   $Ca(OH)_2 \leftrightarrows Ca^{2+} + 2OH^−$
2. Амфотерные гидроксиды. Образуются переходными металлами или металлами, проявляющими двойственные свойства (например, Al, Zn, Be, Cr(III), Fe(III)). Они способны реагировать как с кислотами (проявляя себя как основания), так и со щелочами (проявляя себя как кислоты). Примеры: гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$), гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$).
   Реакция с кислотой: $Zn(OH)_2 + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + 2H_2O$
   Реакция со щёлочью: $Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$
3. Кислотные гидроксиды (кислородсодержащие кислоты). Формально к гидроксидам можно отнести и кислородсодержащие кислоты, так как в их структуре атом неметалла или металла в высокой степени окисления связан с гидроксогруппами. Например, серную кислоту ($H_2SO_4$) можно представить структурной формулой $SO_2(OH)_2$, а ортофосфорную кислоту ($H_3PO_4$) — как $PO(OH)_3$. При диссоциации в воде они образуют катионы водорода $H^+$ и анион кислотного остатка.

Таким образом, понятие "гидроксиды" объединяет основания, амфотерные гидроксиды и кислородсодержащие кислоты.

Ответ: Гидроксидами называют сложные вещества, состоящие из атомов металла (или катиона аммония $NH_4^+$) и одной или нескольких функциональных гидроксогрупп ($-OH$). В широком смысле к гидроксидам относят также и кислородсодержащие кислоты.

Что получается при добавлении воды к оксидам неметаллов?

При добавлении воды к большинству оксидов неметаллов образуются соответствующие им кислоты. Это происходит потому, что большинство оксидов неметаллов являются кислотными оксидами. Реакция взаимодействия кислотного оксида с водой относится к реакциям соединения, в результате которой получается кислородсодержащая кислота, где неметалл сохраняет свою степень окисления.

Общая схема реакции выглядит так:

Кислотный оксид + Вода → Кислота

Вот несколько характерных примеров:

• При взаимодействии оксида серы(VI) с водой образуется серная кислота:

  $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

• При растворении оксида углерода(IV) (углекислого газа) в воде образуется слабая и нестойкая угольная кислота. Реакция является обратимой:

  $CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3$

• При реакции оксида фосфора(V) с водой образуется ортофосфорная кислота:

  $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

• При реакции оксида азота(V) с водой образуется азотная кислота:

  $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$

Однако существуют важные исключения из этого правила:

• Несолеобразующие (безразличные) оксиды, такие как оксид углерода(II) ($CO$), оксид азота(I) ($N_2O$) и оксид азота(II) ($NO$), не реагируют с водой и, соответственно, не образуют кислот.

• Оксид кремния(IV) ($SiO_2$), известный как кремнезём или песок, является кислотным оксидом, но с водой не реагирует. Соответствующую ему кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$) получают косвенными методами, например, действием сильных кислот на растворы солей-силикатов.

Ответ: при добавлении воды к большинству оксидов неметаллов (кислотным оксидам) образуются соответствующие им кислоты. Исключение составляют несолеобразующие оксиды и оксид кремния(IV).

Каковы правила составления названий гидроксидов?

Названия гидроксидов, которые являются основаниями или амфотерными гидроксидами, составляются по международной номенклатуре. Общий принцип заключается в том, что название начинается со слова «гидроксид», за которым следует название катиона (чаще всего металла) в родительном падеже. Правила уточняются в зависимости от того, имеет ли металл постоянную или переменную степень окисления.

Правило 1: для металлов с постоянной степенью окисления

Если металл в соединениях проявляет только одну, постоянную степень окисления, то его валентность в названии гидроксида не указывается. Название состоит из двух слов: «гидроксид» и название соответствующего металла в родительном падеже. К таким металлам относятся, например, щелочные металлы (I группа, степень окисления +1), щелочноземельные металлы (II группа, степень окисления +2), а также алюминий ($Al^{3+}$), цинк ($Zn^{2+}$), серебро ($Ag^+$).

Примеры:

• $NaOH$ – гидроксид натрия
• $Mg(OH)_2$ – гидроксид магния
• $Al(OH)_3$ – гидроксид алюминия

Ответ: Название гидроксида для металла с постоянной степенью окисления формируется по схеме: «гидроксид» + название металла в родительном падеже.

Правило 2: для металлов с переменной степенью окисления

Если металл может проявлять несколько различных степеней окисления (имеет переменную валентность), то в названии его гидроксида необходимо указывать конкретную степень окисления. Она указывается римскими цифрами в круглых скобках сразу после названия металла (без пробела). Это правило применяется к большинству переходных металлов, таких как железо (Fe), медь (Cu), хром (Cr) и другие.

Примеры:

• $Fe(OH)_2$ – гидроксид железа(II) (железо двухвалентно, степень окисления +2)
• $Fe(OH)_3$ – гидроксид железа(III) (железо трехвалентно, степень окисления +3)
• $CuOH$ – гидроксид меди(I) (медь одновалентна, степень окисления +1)
• $Cu(OH)_2$ – гидроксид меди(II) (медь двухвалентна, степень окисления +2)

Это правило также распространяется на гидроксид аммония ($NH_4OH$), образованный катионом аммония ($NH_4^+$), который имеет постоянный заряд +1. Его название – гидроксид аммония.

Ответ: Название гидроксида для металла с переменной степенью окисления формируется по схеме: «гидроксид» + название металла в родительном падеже + (степень окисления римскими цифрами).

Приведите конкретные примеры для схемы 2.28.

Для того чтобы привести конкретные примеры для схемы 2.28, необходимо видеть саму схему. В предоставленном изображении содержится только текст вопроса, а сама схема 2.28 отсутствует. Пожалуйста, предоставьте изображение схемы 2.28, чтобы я мог дать развернутый ответ.