Страница 207 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 32. Свойства разбавленной азотной кислоты

Проделайте опыты, доказывающие, что азотная кислота проявляет типичные свойства кислот.

1. Поместите в пробирку немного чёрного порошка или одну гранулу оксида меди (II), прилейте в неё 1–2 мл раствора азотной кислоты. Закрепите пробирку в держателе и подогрейте на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Запишите молекулярное и ионное уравнения.

2. Прилейте в пробирку 1–2 мл раствора щёлочи, добавьте 2–3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете? Добавьте к содержимому пробирки раствор азотной кислоты до исчезновения окраски. Как называется эта реакция? Запишите её молекулярное и ионное уравнения.

3. Налейте в пробирку 1 мл раствора медного купороса, прилейте 1–2 мл раствора щёлочи. Что наблюдаете? Добавьте к содержимому пробирки раствор азотной кислоты до исчезновения осадка. Запишите молекулярные и ионные уравнения проведённых реакций.

1. Решение

При взаимодействии оксида меди(II) ($CuO$), который является основным оксидом чёрного цвета, с азотной кислотой ($HNO_3$) происходит реакция обмена. В результате образуется растворимая соль — нитрат меди(II) ($Cu(NO_3)_2$) и вода ($H_2O$). Раствор нитрата меди(II) имеет характерный голубой цвет. Нагревание ускоряет протекание реакции.

Наблюдение: чёрный порошок оксида меди(II) растворяется, образуя прозрачный раствор голубого цвета.

Молекулярное уравнение реакции:

$CuO(тв) + 2HNO_3(р-р) \rightarrow Cu(NO_3)_2(р-р) + H_2O(ж)$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $CuO$ — нерастворимое вещество, а $HNO_3$ — сильная кислота):

$CuO + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_3^- + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение (после исключения ионов $NO_3^-$, не участвующих в реакции):

$CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

Ответ: Наблюдается растворение чёрного порошка и появление голубой окраски раствора. Уравнения реакции:

Молекулярное: $CuO + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O$

Сокращённое ионное: $CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

2. Решение

В щелочной среде (раствор щёлочи, например, $NaOH$) индикатор фенолфталеин приобретает малиновую окраску.

Наблюдение 1: при добавлении фенолфталеина к раствору щёлочи раствор становится малиновым.

При добавлении азотной кислоты к этому раствору происходит реакция между кислотой и щёлочью. Эта реакция является типичным свойством кислот и называется реакцией нейтрализации. В результате образуются соль (нитрат натрия $NaNO_3$) и вода. Когда вся щёлочь будет нейтрализована, среда станет нейтральной, и малиновая окраска фенолфталеина исчезнет.

Наблюдение 2: при добавлении азотной кислоты малиновый раствор обесцвечивается.

Молекулярное уравнение реакции:

$NaOH(р-р) + HNO_3(р-р) \rightarrow NaNO_3(р-р) + H_2O(ж)$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $NaOH$, $HNO_3$ и $NaNO_3$ — сильные электролиты):

$Na^+ + OH^- + H^+ + NO_3^- \rightarrow Na^+ + NO_3^- + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение (после исключения ионов-наблюдателей $Na^+$ и $NO_3^-$) показывает суть реакции нейтрализации — взаимодействие ионов водорода и гидроксид-ионов с образованием воды:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ответ: Наблюдается появление малиновой окраски раствора после добавления фенолфталеина, которая исчезает при добавлении азотной кислоты. Эта реакция называется реакцией нейтрализации. Уравнения реакции:

Молекулярное: $NaOH + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + H_2O$

Сокращённое ионное: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

3. Решение

Данный опыт включает две последовательные химические реакции, демонстрирующие свойства кислот.

Реакция 1: Взаимодействие раствора медного купороса ($CuSO_4$) с раствором щёлочи (например, $NaOH$). Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимое в воде основание — гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$.

Наблюдение: образуется студенистый осадок голубого цвета.

Молекулярное уравнение: $CuSO_4(р-р) + 2NaOH(р-р) \rightarrow Cu(OH)_2(тв)\downarrow + Na_2SO_4(р-р)$

Сокращённое ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow$

Реакция 2: Добавление азотной кислоты к полученному осадку. Гидроксид меди(II) является основанием и реагирует с кислотой ($HNO_3$) — это реакция нейтрализации. В результате образуется растворимая соль нитрат меди(II) и вода.

Наблюдение: голубой осадок растворяется, образуя прозрачный раствор голубого цвета.

Молекулярное уравнение: $Cu(OH)_2(тв) + 2HNO_3(р-р) \rightarrow Cu(NO_3)_2(р-р) + 2H_2O(ж)$

Сокращённое ионное уравнение: $Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Ответ: Сначала наблюдается образование голубого осадка при добавлении щёлочи к раствору медного купороса, а затем — растворение этого осадка при добавлении азотной кислоты. Уравнения проведённых реакций:

1. Образование гидроксида меди(II):

Молекулярное: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$

Сокращённое ионное: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow$

2. Растворение гидроксида меди(II) в кислоте:

Молекулярное: $Cu(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2H_2O$

Сокращённое ионное: $Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$