Лабораторный опыт №13, страница 173 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Лабораторный опыт №13

Общие с другими кислотами свойства азотной кислоты

1. При диссоциации азотной кислоты, как и в других кислотах, образуются протон и нитрат-анион, поэтому синий лакмус и метилоранж краснеют.

$HNO_3 \rightleftharpoons H^+ + NO_3^-$

2. Азотная кислота взаимодействует с основными оксидами:

$2HNO_3 + Cuo = Cu(NO_3)_2 + H_2O$

3. Происходит взаимодействие с основаниями:

$2HNO_3 + Ca(OH)_2 = Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$

4. Реагирует с солями более слабых кислот:

$2HNO_3 + Na_2CO_3 = 2NaNO_3 + H_2o + CO_2\uparrow$

В пробирку наберите немного раствора азотной кислоты и, погрузив в пробирку универсальную индикаторную бумагу, наблюдайте за изменением ее окраски.

Какие изменения происходят, чем это объясняется?

В три пробирки наберите по 2 мл раствора азотной кислоты. В одну из них насыпьте немного оксида меди (II), во вторую – раствор гидроксида кальция, в третью добавьте раствор карбоната натрия. Какие изменения наблюдаются? Запишите их в тетрадь для лабораторных работ.

Какие изменения происходят, чем это объясняется?

Решение

При погружении универсальной индикаторной бумаги в раствор азотной кислоты она окрашивается в красный цвет. Это свидетельствует о сильнокислой среде раствора с низким значением pH (приблизительно 1-2).

Это объясняется тем, что азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой и сильным электролитом. В водном растворе она практически полностью диссоциирует (распадается на ионы) на катионы водорода ($H^+$) и нитрат-анионы ($NO_3^-$). Именно высокая концентрация катионов водорода ($H^+$) и определяет кислые свойства раствора. Универсальный индикатор реагирует на концентрацию ионов $H^+$, изменяя свой цвет в красную область шкалы pH.

Уравнение диссоциации:

$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$

Ответ: Универсальная индикаторная бумага окрашивается в красный цвет, так как азотная кислота в водном растворе диссоциирует с образованием ионов водорода $H^+$, которые создают сильнокислую среду.

Какие изменения наблюдаются?

Решение

При проведении опытов в трех пробирках наблюдаются следующие изменения, характерные для общих свойств кислот:

1. В пробирке с оксидом меди(II) ($CuO$): черный порошок основного оксида постепенно растворяется, а бесцветный раствор приобретает голубую окраску. Это обусловлено протеканием реакции с образованием растворимой соли нитрата меди(II), гидратированные ионы которой ($Cu^{2+}$) имеют голубой цвет.

Уравнение реакции: $2HNO_3 + CuO \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O$.

2. В пробирке с раствором гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$): видимых изменений не происходит. Происходит реакция нейтрализации между кислотой и основанием, но все исходные вещества и продукты реакции (нитрат кальция и вода) бесцветны и растворимы в воде.

Уравнение реакции: $2HNO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$.

3. В пробирке с раствором карбоната натрия ($Na_2CO_3$): наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха (вскипание). Азотная кислота как более сильная вытесняет из соли более слабую и неустойчивую угольную кислоту, которая немедленно разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$).

Уравнение реакции: $2HNO_3 + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$.

Ответ: В первой пробирке черный порошок растворяется и раствор становится голубым; во второй пробирке видимых изменений нет; в третьей пробирке наблюдается бурное выделение газа.