Опыт 3, страница 164 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Опыт 3. Налейте в пробирку раствор аммиака в воде объемом 4-5 мл. Добавьте в него 2-3 капли раствора фенолфталеина и приливайте к нему по каплям раствор серной кислоты до исчезновения малиновой окраски. Почему исчезла окраска? Напишите ионные уравнения реакций (полное и сокращенное).

Решение

В ходе описанного опыта происходят следующие процессы:

1. Раствор аммиака ($NH_3$) в воде является слабым основанием. В водном растворе аммиак частично реагирует с водой, образуя ионы аммония ($NH_4^+$) и гидроксид-ионы ($OH^-$). Именно наличие гидроксид-ионов придает раствору щелочные свойства.

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

2. Фенолфталеин — это индикатор, который в щелочной среде (при pH > 8,2) имеет малиновую окраску, а в нейтральной и кислой — бесцветен. При добавлении фенолфталеина к раствору аммиака, имеющему щелочную среду, раствор окрашивается в малиновый цвет.

3. При последующем добавлении серной кислоты ($H_2SO_4$) — сильной кислоты, полностью диссоциирующей на ионы водорода $H^+$ и сульфат-ионы $SO_4^{2-}$ — происходит реакция нейтрализации. Ионы водорода $H^+$ из кислоты реагируют с гидроксид-ионами $OH^-$ из раствора аммиака, образуя молекулы воды $H_2O$.

В результате этой реакции концентрация гидроксид-ионов в растворе снижается, и щелочная среда нейтрализуется. Когда все основание прореагирует с кислотой, pH раствора падает ниже 8,2, и индикатор фенолфталеин становится бесцветным. Именно поэтому малиновая окраска исчезает.

Уравнения реакции:

Общая реакция между водным раствором аммиака (записывается как гидрат аммиака $NH_3 \cdot H_2O$) и серной кислотой описывается следующими уравнениями:

Молекулярное уравнение:

$2(NH_3 \cdot H_2O) + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

При написании полного ионного уравнения следует учесть, что гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$) является слабым электролитом и записывается в молекулярной форме. Серная кислота и образовавшаяся соль сульфат аммония — сильные электролиты.

$2NH_3 \cdot H_2O + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

Из полного ионного уравнения исключаются ионы, которые не изменились в ходе реакции (ионы-наблюдатели), в данном случае это сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$).

$2NH_3 \cdot H_2O + 2H^+ \rightarrow 2NH_4^+ + 2H_2O$

После сокращения коэффициентов получаем:

$NH_3 \cdot H_2O + H^+ \rightarrow NH_4^+ + H_2O$

Ответ: Малиновая окраска исчезла, так как в результате добавления серной кислоты произошла реакция нейтрализации щелочной среды, создаваемой раствором аммиака. Ионы водорода $H^+$ из кислоты связали гидроксид-ионы $OH^-$ из раствора аммиака. Когда среда перестала быть щелочной (pH упал ниже 8,2), индикатор фенолфталеин стал бесцветным.

Ионные уравнения реакции:

Полное: $2NH_3 \cdot H_2O + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное: $NH_3 \cdot H_2O + H^+ \rightarrow NH_4^+ + H_2O$