Номер 5, страница 14 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

5. Ответьте на вопросы.

♦ Почему изменил окраску индикатор в растворе гидроксида натрия?

♦ Что произошло при добавлении в пробирку раствора серной кислоты?

♦ Какова среда полученного раствора?

♦ Почему эту реакцию называют реакцией нейтрализации?

♦ Как изменилась температура раствора? Почему?

♦ Реакция нейтрализации относится к эндо- или экзотермическим реакциям?

Почему изменил окраску индикатор в растворе гидроксида натрия?

Индикатор изменил окраску, потому что раствор гидроксида натрия ($\text{NaOH}$) является сильным основанием. В водном растворе $\text{NaOH}$ полностью диссоциирует, образуя большое количество гидроксид-ионов ($\text{OH}^-$), что создает щелочную среду. Каждый индикатор имеет определенный диапазон pH, в котором он меняет свой цвет, и в щелочной среде он принимает окраску, характерную для этого диапазона (например, фенолфталеин становится малиновым, лакмус - синим).

Ответ:

Что произошло при добавлении в пробирку раствора серной кислоты?

При добавлении раствора серной кислоты ($\text{H}_2\text{SO}_4$) в пробирку с раствором гидроксида натрия ($\text{NaOH}$) и индикатором, произошла реакция нейтрализации. Серная кислота является сильной кислотой и диссоциирует, образуя ионы водорода ($\text{H}^+$). Эти ионы $\text{H}^+$ взаимодействуют с гидроксид-ионами $\text{OH}^-$ из раствора $\text{NaOH}$ с образованием нейтральных молекул воды ($\text{H}_2\text{O}$). По мере добавления кислоты концентрация $\text{OH}^-$ ионов в растворе уменьшается, и среда становится менее щелочной, а затем нейтральной или кислой. Индикатор меняет свой цвет обратно, указывая на изменение pH среды. Например, если использовался фенолфталеин, малиновая окраска исчезнет.

Химическое уравнение реакции: $\text{2NaOH}(aq) + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4(aq) + \text{2H}_2\text{O}(l)$

Ионное уравнение реакции: $\text{2Na}^+(aq) + \text{2OH}^-(aq) + \text{2H}^+(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq) \rightarrow \text{2Na}^+(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq) + \text{2H}_2\text{O}(l)$

Краткое ионное уравнение: $\text{H}^+(aq) + \text{OH}^-(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$

Какова среда полученного раствора?

Если серную кислоту добавляли до момента полного исчезновения окраски индикатора, характерной для щелочной среды (т.е. до достижения точки эквивалентности), то среда полученного раствора станет нейтральной. Это происходит потому, что количество ионов $\text{H}^+$ из кислоты становится эквивалентным количеству ионов $\text{OH}^-$ из основания, и они полностью нейтрализуют друг друга, образуя воду. Продукты реакции ($\text{Na}_2\text{SO}_4$) являются солью сильной кислоты и сильного основания и не гидролизуются, поэтому не влияют на pH.

Почему эту реакцию называют реакцией нейтрализации?

Эту реакцию называют реакцией нейтрализации, потому что в ее ходе происходит взаимодействие кислоты (источника ионов $\text{H}^+$) и основания (источника ионов $\text{OH}^-$), в результате которого образуются соль и вода, а раствор переходит из кислой или щелочной среды в нейтральную. Суть реакции заключается в связывании ионов водорода и гидроксид-ионов в слабодиссоциируемые молекулы воды, что приводит к взаимной "нейтрализации" их свойств.

Как изменилась температура раствора? Почему?

Температура раствора увеличилась. Это произошло потому, что реакция нейтрализации является экзотермической реакцией. Экзотермические реакции сопровождаются выделением тепловой энергии в окружающую среду (в данном случае, в сам раствор). Выделение тепла обусловлено образованием более прочных химических связей в продуктах реакции (в частности, в молекулах воды), что приводит к понижению энтальпии системы и высвобождению энергии.

Реакция нейтрализации относится к эндо- или экзотермическим реакциям?

Реакция нейтрализации относится к экзотермическим реакциям, так как в ходе этой реакции выделяется тепловая энергия.