Лабораторный опыт №7, страница 66 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Лабораторный опыт №7

Смещение химического равновесия

Цель работы: изучить влияние температуры и концентрации веществ на смещение химического равновесия.

Реактивы и оборудование: хлорид железа (III) $FeCl_3$ раствор, ацетат натрия $CH_3COONa$ (2 моль/л), дистиллированная вода, фенолфталеин, соляная кислота $HCl$ (1:1), пробирки, спиртовка, спички, держатель для пробирок.

Ход работы.

Опыт 1. Влияние концентрации на смещение равновесия.

Налейте в пробирку немного концентрированного раствора хлорида железа и добавьте в него по каплям дистиллированную воду до помутнения раствора.

Напишите уравнение реакции гидролиза соли по первой ступени.

Затем к этому мутному раствору прилейте соляной кислоты до исчезновения помутнения.

Дайте объяснение наблюдаемым явлениям.

Опыт 2. Влияние температуры на смещение химического равновесия.

К раствору ацетата натрия прилейте 1-2 капли фенолфталеина. Заметьте интенсивность окраски. Половину полученного раствора отлейте в другую пробирку и оставьте для сравнения. Вторую часть раствора нагрейте до кипения. Как меняется интенсивность окраски? Охладите раствор и сравните его с контрольным образцом. Дайте объяснение наблюдаемым явлениям. Каков тепловой эффект реакции гидролиза ацетата натрия?

$CH_3COONa + HOH \rightleftharpoons CH_3COOH + NaOH$

Вопросы и задания

1. Напишите уравнения реакции получения двух солей $FeCl_3$ и $CH_3COONa$, взаимодействие кислот и оснований. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения.

2. С помощью каких индикаторов можно было определить реакцию среды гидролиза хлорида железа (III)?

1. Напишите уравнения реакции получения двух солей FeCl₃ и CH₃COONa, взаимодействие кислот и оснований. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения.

Решение

Реакции получения солей путем взаимодействия соответствующей кислоты и основания (реакция нейтрализации).

Получение хлорида железа(III) (FeCl₃)

Эта соль является продуктом взаимодействия слабого основания, гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$, и сильной кислоты, соляной кислоты $HCl$.

Молекулярное уравнение реакции:

$Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение (гидроксид железа(III) является нерастворимым веществом, поэтому в ионном уравнении записывается в молекулярной форме):

$Fe(OH)_3(s) + 3H^+ + 3Cl^- \rightarrow Fe^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение (хлорид-ионы $Cl^-$ являются ионами-наблюдателями и сокращаются):

$Fe(OH)_3(s) + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$

Получение ацетата натрия (CH₃COONa)

Эта соль является продуктом взаимодействия сильного основания, гидроксида натрия $NaOH$, и слабой кислоты, уксусной кислоты $CH_3COOH$.

Молекулярное уравнение реакции:

$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

Полное ионное уравнение (уксусная кислота является слабой кислотой и в ионном уравнении записывается в молекулярной форме):

$CH_3COOH + Na^+ + OH^- \rightarrow CH_3COO^- + Na^+ + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение (ионы натрия $Na^+$ являются ионами-наблюдателями и сокращаются):

$CH_3COOH + OH^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O$

Ответ:

Для $FeCl_3$:

Молекулярное: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

Полное ионное: $Fe(OH)_3(s) + 3H^+ + 3Cl^- \rightarrow Fe^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное: $Fe(OH)_3(s) + 3H^+ \rightarrow Fe^{3+} + 3H_2O$

Для $CH_3COONa$:

Молекулярное: $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

Полное ионное: $CH_3COOH + Na^+ + OH^- \rightarrow CH_3COO^- + Na^+ + H_2O$

Сокращенное ионное: $CH_3COOH + OH^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O$

2. С помощью каких индикаторов можно было определить реакцию среды гидролиза хлорида железа (III)?

Решение

Хлорид железа(III) $FeCl_3$ – это соль, образованная катионом слабого основания $(Fe^{3+})$ и анионом сильной кислоты $(Cl^{-})$. В водном растворе соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, подвергаются гидролизу по катиону.

Процесс гидролиза иона железа(III) по первой ступени можно описать уравнением:

$Fe^{3+} + H_2O \rightleftharpoons FeOH^{2+} + H^+$

В результате этой обратимой реакции в растворе образуются ионы водорода $H^+$, что приводит к созданию кислой среды, то есть $pH < 7$.

Для определения кислой среды раствора используют кислотно-основные индикаторы, которые изменяют свою окраску при $pH < 7$.

Подходящими индикаторами являются:

1. Лакмус. В кислой среде он меняет свой цвет с фиолетового на красный.

2. Метиловый оранжевый (метилоранж). Его интервал перехода окраски находится в диапазоне $pH$ 3.1–4.4. В кислой среде раствора $FeCl_3$ он примет красную окраску.

3. Универсальный индикатор. Его цвет изменится на соответствующий кислой среде (желтый, оранжевый или красный в зависимости от $pH$).

Индикатор фенолфталеин не подходит для этой цели, так как он бесцветен в кислой и нейтральной средах и меняет окраску на малиновую только в щелочной среде (при $pH > 8.2$).

Ответ: Реакцию среды раствора хлорида железа(III) можно определить с помощью индикаторов, изменяющих цвет в кислой среде, например, лакмуса (станет красным) или метилового оранжевого (станет красным).