Страница 36 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт 14

Поместите в штатив две пробирки с 2 мл раствора серной кислоты, две — с 2 мл раствора азотной кислоты и две — с 2 мл соляной кислоты. В первую, третью и пятую пробирки добавьте с помощью пипетки 2–3 капли раствора лакмуса, в остальные — метилового оранжевого. Как изменилась окраска индикаторов? Почему для эксперимента не был предложен раствор фенолфталеина?

Решение

Как изменилась окраска индикаторов?

В ходе эксперимента в пробирках с кислотами наблюдаются следующие изменения окраски индикаторов:

• В пробирках 1 (с серной кислотой, $H_2SO_4$), 3 (с азотной кислотой, $HNO_3$) и 5 (с соляной кислотой, $HCl$), куда был добавлен раствор лакмуса, фиолетовый цвет индикатора изменяется на красный.
• В пробирках 2 (с серной кислотой), 4 (с азотной кислотой) и 6 (с соляной кислотой), куда был добавлен метиловый оранжевый, оранжевый цвет индикатора изменяется на красный (или розово-красный).

Это изменение цвета происходит потому, что все три вещества являются кислотами. В водных растворах они диссоциируют (распадаются на ионы), образуя избыток катионов водорода $H^+$. Именно эти ионы создают кислую среду ($pH < 7$), в которой и лакмус, и метиловый оранжевый принимают красную окраску.

Уравнения диссоциации данных кислот:
$H_2SO_4 \rightleftharpoons 2H^+ + SO_4^{2-}$
$HNO_3 \rightleftharpoons H^+ + NO_3^-$
$HCl \rightleftharpoons H^+ + Cl^-$

Ответ: Во всех пробирках с кислотами (серной, азотной и соляной) индикаторы лакмус и метиловый оранжевый изменили свою окраску на красную из-за кислой среды, создаваемой ионами $H^+$.

Почему для эксперимента не был предложен раствор фенолфталеина?

Раствор фенолфталеина не был предложен для данного эксперимента, так как он является индикатором, который изменяет свою окраску только в щелочной среде. Его интервал перехода окраски лежит в диапазоне $pH$ от 8,2 до 10.

• В кислой среде ($pH < 8,2$) фенолфталеин остается бесцветным.
• В нейтральной среде ($pH \approx 7$) фенолфталеин также бесцветен.
• Только в щелочной среде ($pH > 8,2$) он приобретает характерную малиновую окраску.

Поскольку в эксперименте используются только растворы кислот, среда в пробирках кислая. Добавление к ним фенолфталеина не привело бы ни к какому видимому эффекту — растворы остались бы бесцветными. Таким образом, фенолфталеин не позволяет определить наличие кислоты, что делает его бесполезным для целей данного опыта.

Ответ: Раствор фенолфталеина не был предложен, так как он остается бесцветным в кислой и нейтральной средах и не может быть использован для обнаружения кислот; он является индикатором на щелочную среду.

Лабораторный опыт 15

Налейте в три пробирки по 2 мл раствора гидроксида натрия и добавьте к ним по 2–3 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? Затем по каплям приливайте в эти пробирки кислоты: в первую — раствор серной кислоты, во вторую — раствор азотной кислоты, в третью — соляную кислоту до тех пор, пока растворы не обесцветятся. О чём свидетельствует исчезновение окраски индикатора? Потрогайте дно пробирок и сделайте вывод о тепловом эффекте реакции.

Что наблюдаете?

При добавлении 2–3 капель фенолфталеина в пробирки с раствором гидроксида натрия ($NaOH$) наблюдается изменение цвета раствора. Гидроксид натрия является щелочью, которая создает в растворе щелочную среду. Индикатор фенолфталеин в щелочной среде ($pH > 8.2$) приобретает яркую малиновую окраску.
Ответ: Раствор в пробирках окрашивается в малиновый цвет.

О чём свидетельствует исчезновение окраски индикатора?

Исчезновение малиновой окраски свидетельствует о том, что в пробирке произошла реакция нейтрализации. При добавлении кислоты (серной, азотной или соляной) к щелочи (гидроксиду натрия) они реагируют друг с другом с образованием соли и воды. В тот момент, когда вся щелочь полностью прореагирует с кислотой, среда в растворе становится нейтральной. В нейтральной среде фенолфталеин бесцветен. Следовательно, обесцвечивание раствора является сигналом о завершении реакции нейтрализации.

Уравнения реакций, протекающих в пробирках:
1. С серной кислотой: $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
2. С азотной кислотой: $NaOH + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + H_2O$
3. С соляной кислотой: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
Ответ: Исчезновение окраски свидетельствует о завершении реакции нейтрализации, в результате которой щелочная среда сменилась на нейтральную.

Сделайте вывод о тепловом эффекте реакции.

Если потрогать дно пробирок после добавления кислоты и обесцвечивания раствора, можно ощутить, что они стали теплыми. Нагревание пробирок указывает на то, что реакция нейтрализации протекает с выделением теплоты в окружающую среду. Реакции, сопровождающиеся выделением тепла, называются экзотермическими.
Ответ: Реакция нейтрализации является экзотермической, так как протекает с выделением тепла.