Страница 12 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

3. Ответьте на вопросы.

♦ По какому признаку вы определили, что произошла химическая реакция?

♦ Почему изменил окраску индикатор в растворе гидроксида натрия?

♦ Почему эту реакцию называют реакцией нейтрализации?

По какому признаку вы определили, что произошла химическая реакция?

Определить, что произошла химическая реакция, можно по ряду признаков. В данном случае, наиболее очевидным признаком является изменение окраски индикатора. Индикаторы — это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от pH среды, то есть от кислотности или щелочности раствора. Изменение цвета индикатора свидетельствует об изменении химического состава раствора в результате реакции, указывая на то, что исходные вещества превратились в новые.

Почему изменил окраску индикатор в растворе гидроксида натрия?

Индикатор изменил окраску в растворе гидроксида натрия, потому что произошло изменение pH среды. Гидроксид натрия ($\text{NaOH}$) является сильным основанием, и его раствор изначально имеет высокую щелочность (высокий pH). Если в этот раствор добавить кислоту, начнется химическая реакция нейтрализации. В ходе этой реакции ионы гидроксида ($\text{OH}^-$) из основания взаимодействуют с ионами водорода ($\text{H}^+$) из кислоты, образуя воду: $\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$. Уменьшение концентрации ионов $\text{OH}^-$ приводит к снижению pH раствора. Когда pH достигает определенного значения (точки эквивалентности или диапазона перехода индикатора), окраска индикатора изменяется, сигнализируя о смене характера среды от щелочной к нейтральной или кислотной.

Почему эту реакцию называют реакцией нейтрализации?

Эту реакцию называют реакцией нейтрализации, потому что в ее ходе происходит взаимодействие кислоты и основания, в результате которого их характерные свойства (кислотные и основные) взаимно нейтрализуются. В общем виде, реакция нейтрализации приводит к образованию соли и воды. Например, при взаимодействии сильной кислоты, такой как соляная кислота ($\text{HCl}$), с сильным основанием, таким как гидроксид натрия ($\text{NaOH}$), образуется нейтральная соль (хлорид натрия, $\text{NaCl}$) и вода: $\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. В результате реакции раствор становится нейтральным (или близким к нейтральному), так как ионы $\text{H}^+$ и $\text{OH}^-$ связываются в молекулы воды, значительно снижая их концентрацию и, соответственно, их влияние на pH среды.

4. Оформите отчёт в виде таблицы.

Представляем отчет в виде последовательного описания содержимого, которое могло бы быть размещено в таблице, согласно заданным столбцам для нескольких типичных лабораторных экспериментов.

Эксперимент 1: Взаимодействие цинка с соляной кислотой

Что делали
В чистую пробирку поместили одну гранулу металлического цинка. Затем осторожно добавили в пробирку 2-3 мл разбавленного раствора соляной кислоты.
Ответ: Поместили гранулу цинка в пробирку, добавили 2-3 мл раствора соляной кислоты.

Что наблюдали (рисунок)
На поверхности гранулы цинка сразу же началось бурное выделение бесцветного газа в виде пузырьков. Гранула цинка постепенно уменьшалась в размерах, растворяясь. Наблюдалось легкое нагревание пробирки.
Ответ: Наблюдалось бурное выделение бесцветного газа и растворение цинка; пробирка слегка нагрелась.

Выводы и уравнения химических реакций
Произошла реакция замещения, в результате которой цинк вытеснил водород из кислоты. Выделившийся газ – водород. Реакция является экзотермической.
Уравнение реакции: $Zn_{(тв)} + 2HCl_{(р-р)} \to ZnCl_{2(р-р)} + H_{2(г)}\uparrow$
Полное ионное уравнение: $Zn_{(тв)} + 2H^+_{(р-р)} + 2Cl^-_{(р-р)} \to Zn^{2+}_{(р-р)} + 2Cl^-_{(р-р)} + H_{2(г)}\uparrow$
Сокращенное ионное уравнение: $Zn_{(тв)} + 2H^+_{(р-р)} \to Zn^{2+}_{(р-р)} + H_{2(г)}\uparrow$
Ответ: Произошла реакция замещения с образованием водорода. Уравнения реакций приведены выше.

Эксперимент 2: Взаимодействие сульфата меди(II) с гидроксидом натрия

Что делали
В пробирку налили 2-3 мл раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$). Затем по каплям добавили к нему раствор гидроксида натрия ($NaOH$).
Ответ: В пробирку с раствором $CuSO_4$ добавили раствор $NaOH$.

Что наблюдали (рисунок)
При добавлении раствора гидроксида натрия наблюдалось образование ярко-синего студенистого осадка. Раствор над осадком стал бесцветным.
Ответ: Образовался синий студенистый осадок, раствор стал бесцветным.

Выводы и уравнения химических реакций
Произошла реакция ионного обмена между растворимой солью и растворимым основанием, в результате которой образовался нерастворимый гидроксид меди(II) – синий осадок.
Уравнение реакции: $CuSO_{4(р-р)} + 2NaOH_{(р-р)} \to Cu(OH)_{2(тв)}\downarrow + Na_2SO_{4(р-р)}$
Полное ионное уравнение: $Cu^{2+}_{(р-р)} + SO_4^{2-}_{(р-р)} + 2Na^+_{(р-р)} + 2OH^-_{(р-р)} \to Cu(OH)_{2(тв)}\downarrow + 2Na^+_{(р-р)} + SO_4^{2-}_{(р-р)}$
Сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+}_{(р-р)} + 2OH^-_{(р-р)} \to Cu(OH)_{2(тв)}\downarrow$
Ответ: Произошла реакция ионного обмена с образованием осадка гидроксида меди(II). Уравнения реакций приведены выше.

Эксперимент 3: Взаимодействие карбоната натрия с соляной кислотой

Что делали
В пробирку поместили небольшое количество твердого карбоната натрия ($Na_2CO_3$). Затем добавили 2-3 мл раствора соляной кислоты ($HCl$).
Ответ: В пробирку с твердым $Na_2CO_3$ добавили раствор $HCl$.

Что наблюдали (рисунок)
Наблюдалось бурное выделение бесцветного газа без запаха. Твердый карбонат натрия постепенно растворялся.
Ответ: Наблюдалось бурное выделение бесцветного газа и растворение карбоната натрия.

Выводы и уравнения химических реакций
Произошла реакция ионного обмена, в результате которой образовалась неустойчивая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая сразу же разложилась на воду и углекислый газ ($CO_2$).
Уравнение реакции: $Na_2CO_{3(тв)} + 2HCl_{(р-р)} \to 2NaCl_{(р-р)} + H_2O_{(ж)} + CO_{2(г)}\uparrow$
Полное ионное уравнение: $2Na^+_{(тв)} + CO_3^{2-}_{(тв)} + 2H^+_{(р-р)} + 2Cl^-_{(р-р)} \to 2Na^+_{(р-р)} + 2Cl^-_{(р-р)} + H_2O_{(ж)} + CO_{2(г)}\uparrow$
Сокращенное ионное уравнение: $CO_3^{2-}_{(тв)} + 2H^+_{(р-р)} \to H_2O_{(ж)} + CO_{2(г)}\uparrow$
Ответ: Произошла реакция ионного обмена с выделением углекислого газа. Уравнения реакций приведены выше.