Страница 15 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт 2

Налейте в пробирку 2 мл раствора гидроксида натрия и добавьте 1–2 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? В пробирку по каплям добавляйте соляную кислоту и встряхивайте содержимое. После добавления очередной порции окраска раствора исчезает. О чём свидетельствует этот факт? Напишите соответствующее уравнение реакции.

Что наблюдаете?
Гидроксид натрия ($NaOH$) — это щелочь. Индикатор фенолфталеин используется для определения щелочной среды, в которой он приобретает характерную малиновую окраску (при pH > 8,2). Поэтому, когда к бесцветному раствору гидроксида натрия добавляют капли фенолфталеина, раствор мгновенно окрашивается в яркий малиновый цвет.
Ответ: Раствор окрашивается в малиновый цвет.

О чём свидетельствует этот факт?
При добавлении соляной кислоты ($HCl$) к раствору гидроксида натрия ($NaOH$) происходит реакция нейтрализации. Кислота вступает в реакцию со щелочью, в результате чего образуются соль (хлорид натрия, $NaCl$) и вода ($H_2O$). По мере добавления кислоты концентрация гидроксид-ионов ($OH^−$), создающих щелочную среду, уменьшается. Исчезновение малиновой окраски раствора означает, что вся щелочь прореагировала с кислотой. В этот момент среда в пробирке становится нейтральной, а в нейтральной среде фенолфталеин бесцветен. Таким образом, исчезновение окраски является точкой эквивалентности в данной реакции.
Ответ: Исчезновение окраски свидетельствует о том, что произошла реакция нейтрализации, и вся щелочь была израсходована, в результате чего среда раствора стала нейтральной.

Напишите соответствующее уравнение реакции.
Уравнение реакции нейтрализации гидроксида натрия соляной кислотой выглядит следующим образом. Это реакция ионного обмена, в результате которой образуются соль и вода.
Молекулярное уравнение:
$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
Ответ: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.

Лабораторный опыт 3

В химический стакан налейте 20 мл 10%-ного раствора серной кислоты. Поместите в стакан термометр, измерьте температуру раствора. Добавьте в стакан 20 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Перемешивая содержимое стакана, наблюдайте за изменением температуры. Сделайте вывод о тепловом эффекте проведённой реакции.

Дано:

Объем раствора серной кислоты ($V_{р-ра}(H_2SO_4)$) = 20 мл

Массовая доля серной кислоты ($\omega(H_2SO_4)$) = 10%

Объем раствора гидроксида натрия ($V_{р-ра}(NaOH)$) = 20 мл

Массовая доля гидроксида натрия ($\omega(NaOH)$) = 10%

Найти:

Сделать вывод о тепловом эффекте реакции.

Решение:

В описанном лабораторном опыте происходит химическая реакция между сильной кислотой — серной кислотой ($H_2SO_4$) — и сильным основанием — гидроксидом натрия ($NaOH$). Такая реакция называется реакцией нейтрализации. Уравнение данной химической реакции выглядит следующим образом:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

В ходе реакции образуются соль (сульфат натрия) и вода.

Реакции нейтрализации между сильными кислотами и сильными основаниями всегда являются экзотермическими. Экзотермические реакции — это реакции, протекающие с выделением теплоты в окружающую среду. Тепловой эффект таких реакций обозначается как $+Q$, а изменение энтальпии системы ($\Delta H$) является отрицательным ($\Delta H < 0$).

Согласно условию опыта, после смешивания растворов кислоты и щелочи необходимо наблюдать за изменением температуры. Поскольку реакция экзотермическая, выделяющаяся теплота будет нагревать раствор. Термометр, помещенный в химический стакан, зафиксирует повышение температуры смеси по сравнению с исходной температурой реагентов.

На рисунке, приложенном к заданию, показаны два типа тепловых эффектов. Слева изображен экзотермический процесс (теплота выделяется из системы), что соответствует протекающей реакции нейтрализации. Справа — эндотермический процесс (теплота поглощается системой).

Таким образом, наблюдаемое повышение температуры однозначно указывает на то, что реакция между серной кислотой и гидроксидом натрия протекает с выделением теплоты.

Вывод:

Проведенная реакция нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия является экзотермической, так как сопровождается выделением теплоты, что приводит к повышению температуры раствора.

Ответ: Реакция между 10%-ным раствором серной кислоты и 10%-ным раствором гидроксида натрия является экзотермической, поскольку в ходе реакции выделяется теплота и наблюдается повышение температуры смеси.