Лабораторный опыт №25, страница 43 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт 25

Откройте крышки двух небольших пластиковых бутылочек из-под минеральной воды, заполненных углекислым газом, а затем в одну из них прилейте 10 мл раствора гидроксида натрия, а в другую — 10 мл раствора гидроксида калия. Вновь закройте бутылки крышками и встряхните. Что наблюдаете?

Решение

При проведении данного опыта можно будет наблюдать, как обе пластиковые бутылочки после добавления в них растворов щелочей и встряхивания начнут деформироваться — их стенки будут сжиматься (сплющиваться) внутрь.

Это явление объясняется следующими химическими и физическими процессами:

1. Углекислый газ ($CO_2$), которым заполнены бутылки, является кислотным оксидом. Гидроксид натрия ($NaOH$) и гидроксид калия ($KOH$) — это сильные основания, или щелочи.

2. Между кислотным оксидом и щелочью происходит химическая реакция нейтрализации. В ходе реакции газообразный углекислый газ поглощается щелочью с образованием соли (карбоната) и воды. Встряхивание необходимо для увеличения площади соприкосновения газа и жидкости, что значительно ускоряет реакцию.

3. В бутылочке с раствором гидроксида натрия протекает реакция:

$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

В результате образуется карбонат натрия — соль, растворимая в воде.

4. В бутылочке с раствором гидроксида калия протекает аналогичная реакция:

$CO_2 + 2KOH \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

В результате образуется карбонат калия — также растворимая соль.

5. Поскольку газообразный $CO_2$ в ходе реакции связывается и переходит в состав соли, количество газа в герметично закрытых бутылках резко сокращается. Это приводит к значительному падению давления внутри бутылок.

6. Давление снаружи бутылок (атмосферное давление) становится намного выше, чем давление внутри. Возникшая разница давлений и является силой, которая сжимает и деформирует пластиковые стенки бутылок.

Так как оба реагента, гидроксид натрия и гидроксид калия, являются сильными щелочами, они очень эффективно поглощают углекислый газ, поэтому наблюдаемый эффект в обеих бутылках будет выраженным и практически одинаковым.

Ответ: Наблюдается сжатие (сплющивание) обеих пластиковых бутылок. Это вызвано химической реакцией поглощения углекислого газа щелочами, что приводит к резкому падению давления внутри бутылок, и под действием внешнего атмосферного давления они деформируются.