Опыт 2, страница 249 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Опыт 2

Получение, собирание и распознавание аммиака

Соберите прибор, как показано на рисунке 154, и проверьте его на герметичность.

Рис. 154. Получение аммиака и его собирание методом вытеснения воздуха

В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объёмом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте её пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.

Сначала 2—3 движениями пламени прогрейте всю пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция, а затем нагревайте только в том месте, где находится смесь.

Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевёрнутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.

Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.

Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем, погрузите пробирку отверстием вниз в сосуд с водой и освободите отверстие пробирки. Что вы наблюдаете? Почему вода в пробирке поднялась? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте её из сосуда. Переверните пробирку и добавьте в неё 2—3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?

Проведите аналогичную реакцию между растворами щёлочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?

Вопросы и задания

1. Что происходит при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.

2. Опишите физические свойства аммиака, непосредственно наблюдаемые в опыте.

3. Опишите не менее двух способов распознавания аммиака.

1. Что происходит при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.

При взаимодействии твердых хлорида аммония и гидроксида кальция при нагревании происходит химическая реакция, в результате которой образуются газообразный аммиак, хлорид кальция и вода. Аммиак выделяется в виде газа, что позволяет собрать его методом вытеснения воздуха.

Уравнение реакции:

$2NH_4Cl_{\text{(тв)}} + Ca(OH)_{2{\text{(тв)}}} \xrightarrow{t} CaCl_{2{\text{(тв)}}} + 2NH_{3{\text{(г)}}}\uparrow + 2H_2O_{\text{(г)}}$

Характеристика реакции по изученным признакам классификации:

• По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции: это реакция обмена, так как два сложных вещества (соль и основание) обмениваются своими составными частями.
• По изменению степеней окисления химических элементов: это неокислительно-восстановительная реакция, так как ни один из элементов не изменяет свою степень окисления в ходе реакции.
  $N^{-3}H^{+1}_4Cl^{-1} + Ca^{+2}(O^{-2}H^{+1})_2 \rightarrow Ca^{+2}Cl^{-1}_2 + N^{-3}H^{+1}_3 + H^{+1}_2O^{-2}$
• По тепловому эффекту: это эндотермическая реакция, поскольку для ее протекания требуется постоянное нагревание.
• По направлению: это необратимая реакция в данных условиях, так как один из продуктов реакции (аммиак) является газом и покидает сферу реакции.
• По агрегатному состоянию веществ (по наличию границы раздела фаз): это гетерогенная реакция, так как в ней участвуют вещества в разных агрегатных состояниях (твердые реагенты и газообразные продукты).
• По участию катализатора: это некаталитическая реакция, так как она протекает без участия катализатора.

Ответ: При нагревании смеси хлорида аммония и гидроксида кальция происходит реакция обмена с образованием хлорида кальция, воды и газообразного аммиака. Уравнение реакции: $2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$. Реакция является реакцией обмена, неокислительно-восстановительной, эндотермической, необратимой, гетерогенной, некаталитической.

2. Опишите физические свойства аммиака, непосредственно наблюдаемые в опыте.

В ходе проведения описанного опыта можно наблюдать и сделать выводы о следующих физических свойствах аммиака ($NH_3$):

• Агрегатное состояние: При обычных условиях аммиак — это газ.
• Цвет: Аммиак является бесцветным газом, так как при его собирании в пробирку мы не наблюдаем окрашивания.
• Запах: Аммиак имеет характерный резкий, удушливый запах (запах «нашатырного спирта»). Хотя в опыте для безопасности не предлагается определять аммиак по запаху, это его важнейшее физическое свойство.
• Плотность: Аммиак легче воздуха. На это указывает способ его собирания: пробирку-приемник держат дном вверх, и аммиак, будучи легче, вытесняет воздух, заполняя пробирку сверху вниз. Молярная масса аммиака $M(NH_3) \approx 17$ г/моль, а средняя молярная масса воздуха $M_{возд} \approx 29$ г/моль.
• Растворимость в воде: Аммиак очень хорошо растворим в воде. Это демонстрируется в опыте, когда пробирку с аммиаком опускают отверстием в воду: вода быстро и с силой засасывается в пробирку, заполняя ее (эффект «фонтана»). Это происходит потому, что аммиак растворяется в воде, создавая внутри пробирки область низкого давления.

Ответ: На основе опыта можно заключить, что аммиак — это бесцветный газ, который легче воздуха и очень хорошо растворим в воде. Также известно, что он обладает резким запахом.

3. Опишите не менее двух способов распознавания аммиака.

В ходе эксперимента и на основе общих химических знаний можно предложить следующие способы качественного определения (распознавания) аммиака:

Способ 1: С помощью влажной индикаторной бумаги.

Аммиак является основанием, при растворении в воде он образует гидрат аммиака $NH_3 \cdot H_2O$ (гидроксид аммония $NH_4OH$), который создает щелочную среду. Поэтому, если поднести к отверстию пробирки с аммиаком влажную индикаторную бумажку, она изменит свой цвет:

• влажная лакмусовая бумажка синеет;
• влажная фенолфталеиновая бумажка становится малиновой.

Важно, чтобы бумажка была именно влажной, так как для проявления основных свойств аммиаку необходимо раствориться в воде.

Способ 2: По образованию «дыма» с хлороводородом.

Аммиак реагирует с газообразным хлороводородом (парами концентрированной соляной кислоты) с образованием твердого хлорида аммония, который выглядит как густой белый дым. Если поднести к источнику аммиака стеклянную палочку, смоченную в концентрированной соляной кислоте, появится белый «дым».

Уравнение реакции: $NH_{3{\text{(г)}}} + HCl_{\text{(г)}} \rightarrow NH_4Cl_{\text{(тв)}}$

Способ 3: По характерному резкому запаху.

Аммиак обладает очень узнаваемым резким запахом (запах нашатырного спирта). Этот способ следует применять с осторожностью, не вдыхая газ непосредственно из пробирки, а направляя его к себе легким движением руки.

Ответ: Два способа распознавания аммиака: 1) по изменению цвета влажной индикаторной бумаги (лакмусовой — на синий, фенолфталеиновой — на малиновый); 2) по образованию густого белого дыма (хлорида аммония) при взаимодействии с концентрированной соляной кислотой.