Лабораторный опыт 9, страница 149 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

Лабораторный опыт 9. Изучение свойств водного раствора аммиака

1. Откройте склянку с водным раствором аммиака и определите его запах.

2. Налейте в пробирку 1 мл раствора аммиака и добавьте каплю фенолфталеина. Что наблюдаете? Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах раствора аммиака.

3. Прилейте к приготовленному вами раствору аммиака, содержащему фенолфталеин, $H_2SO_4$ до исчезновения окраски индикатора. Напишите уравнение реакции.

4. Добавьте к раствору аммиака одну каплю раствора $KMnO_4$ и нагрейте раствор. Что происходит? Бурый осадок — это $MnO_2$, а выделяющийся газ — $N_2$. В какой роли выступает аммиак в этом опыте?

1. При открытии склянки с водным раствором аммиака ощущается характерный резкий, удушливый запах. Это запах аммиака, который является летучим веществом, легко испаряющимся с поверхности раствора.

Ответ: Водный раствор аммиака имеет резкий, удушливый запах.

2. При добавлении капли фенолфталеина к раствору аммиака наблюдается появление яркой малиновой окраски. Это происходит потому, что аммиак, растворяясь в воде, образует слабое основание — гидрат аммиака. Гидрат аммиака частично диссоциирует в воде с образованием ионов аммония и гидроксид-ионов, что создает в растворе щелочную среду.

Уравнение обратимой реакции взаимодействия аммиака с водой:

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

Фенолфталеин является кислотно-основным индикатором, который в щелочной среде (при pH > 8,2) изменяет свою окраску с бесцветной на малиновую. Таким образом, опыт доказывает, что водный раствор аммиака проявляет основные свойства.

Ответ: Раствор приобретает малиновую окраску, что свидетельствует о щелочной среде и, следовательно, об основных свойствах водного раствора аммиака.

3. При постепенном добавлении серной кислоты к раствору аммиака, окрашенному фенолфталеином, происходит реакция нейтрализации. Сильная серная кислота ($H_2SO_4$) реагирует со слабым основанием (гидратом аммиака), в результате чего образуется соль (сульфат аммония) и вода. По мере того как гидрат аммиака вступает в реакцию, щелочная среда нейтрализуется. Когда весь аммиак будет нейтрализован, среда станет нейтральной или слабокислой, и малиновая окраска фенолфталеина исчезнет.

Уравнение реакции нейтрализации:

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

Ответ: Уравнение реакции: $2(NH_3 \cdot H_2O) + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4 + 2H_2O$.

4. При добавлении перманганата калия к раствору аммиака и последующем нагревании протекает окислительно-восстановительная реакция. Согласно условию, наблюдается выпадение бурого осадка оксида марганца(IV) ($MnO_2$) и выделение бесцветного газа азота ($N_2$).

Чтобы определить роль аммиака, рассмотрим изменение степеней окисления элементов:

• Азот в аммиаке ($\stackrel{-3}{N}H_3$) имеет степень окисления -3. В ходе реакции он превращается в простое вещество азот ($\stackrel{0}{N_2}$), повышая свою степень окисления. Процесс повышения степени окисления называется окислением.
• Марганец в перманганате калия ($K\stackrel{+7}{M}nO_4$) имеет степень окисления +7. В ходе реакции он превращается в оксид марганца(IV) ($\stackrel{+4}{M}nO_2$), понижая свою степень окисления. Процесс понижения степени окисления называется восстановлением.

Вещество, которое в ходе реакции окисляется (отдает электроны), является восстановителем. Следовательно, аммиак в этой реакции выступает в роли восстановителя, а перманганат калия — в роли окислителя.

Уравнение реакции:

$2NH_3 + 2KMnO_4 \xrightarrow{t} N_2\uparrow + 2MnO_2\downarrow + 2KOH + 2H_2O$

Ответ: Аммиак в этом опыте выступает в роли восстановителя.