Лабораторный опыт №37, страница 230 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 37. Получение угольной кислоты и изучение её свойств

Соберите прибор для получения газов. Проверьте его на герметичность. Поместите в пробирку кусочек мрамора и прилейте в неё 2 мл соляной кислоты. Что наблюдаете? Пропустите газ через воду в другой пробирке, предварительно добавив в неё немного лакмуса. Что наблюдаете? Оставьте окрашенный раствор в открытой пробирке на некоторое время. Что наблюдаете? Почему красная окраска вновь сменилась на фиолетовую? Как данный опыт характеризует угольную кислоту? Запишите уравнения проделанных реакций.

Решение

Что наблюдаете? (при добавлении соляной кислоты к мрамору)

При добавлении соляной кислоты ($HCl$) к кусочку мрамора, который является карбонатом кальция ($CaCO_3$), наблюдается бурная химическая реакция. Происходит интенсивное выделение пузырьков бесцветного газа без запаха (шипение) — это углекислый газ ($CO_2$). Кусочек мрамора при этом постепенно уменьшается в размерах, то есть растворяется.

Ответ: Наблюдается бурное выделение газа (шипение) и постепенное растворение кусочка мрамора.

Что наблюдаете? (при пропускании газа через воду с лакмусом)

Исходный раствор лакмуса в воде имеет фиолетовую окраску, что соответствует нейтральной среде. При пропускании через этот раствор углекислого газа ($CO_2$), выделявшегося в первой реакции, наблюдается изменение цвета. Углекислый газ частично растворяется в воде и реагирует с ней, образуя угольную кислоту ($H_2CO_3$). Среда раствора становится кислой, и лакмус, как кислотно-основный индикатор, меняет свою окраску с фиолетовой на красную.

Ответ: Фиолетовая окраска раствора лакмуса сменяется на красную.

Что наблюдаете, оставив окрашенный раствор в открытой пробирке, и почему красная окраска вновь сменилась на фиолетовую?

Если оставить пробирку с получившимся красным раствором открытой на некоторое время, можно наблюдать, как красная окраска постепенно бледнеет и в итоге возвращается к исходной фиолетовой.
Это происходит потому, что угольная кислота ($H_2CO_3$) — соединение крайне неустойчивое. В условиях открытой системы она самопроизвольно разлагается на воду ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$), который улетучивается из раствора в атмосферу.
В результате разложения кислоты её концентрация в растворе падает, кислотность снижается, и среда вновь становится нейтральной. Поэтому лакмус возвращает свою первоначальную фиолетовую окраску.

Ответ: Наблюдается, что красная окраска раствора исчезает и он снова становится фиолетовым. Это объясняется тем, что неустойчивая угольная кислота разлагается на воду и углекислый газ, который улетучивается. В результате кислотность раствора падает, и индикатор меняет цвет обратно.

Как данный опыт характеризует угольную кислоту?

Данный лабораторный опыт наглядно демонстрирует два основных химических свойства угольной кислоты:
1. Она является кислотой (хотя и слабой), так как способна изменять окраску индикатора лакмуса на красную, что характерно для кислой среды.
2. Она является химически неустойчивым соединением, которое легко и самопроизвольно разлагается на углекислый газ и воду. Реакция ее образования обратима.

Ответ: Опыт характеризует угольную кислоту как слабую и неустойчивую, способную к обратимому разложению на углекислый газ и воду.

Запишите уравнения проделанных реакций

1. Получение углекислого газа в результате реакции карбоната кальция (мрамора) с соляной кислотой:

$CaCO_3(тв.) + 2HCl(р-р) \rightarrow CaCl_2(р-р) + H_2O(ж.) + CO_2(г.)\uparrow$

2. Обратимая реакция образования и разложения угольной кислоты при растворении углекислого газа в воде:

$CO_2(г.) + H_2O(ж.) \rightleftharpoons H_2CO_3(р-р)$

Ответ: Уравнения реакций: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$; $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$.