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

2. Термометром измерьте температуру раствора щёлочи.

2. Термометром измерьте температуру раствора щёлочи.

Измерение температуры раствора щёлочи термометром требует соблюдения мер предосторожности, так как щёлочи являются едкими веществами и могут вызывать химические ожоги. Ниже приведены шаги для безопасного и правильного выполнения данной задачи:

Оборудование и материалы:

• раствор щёлочи;

• термометр (желательно стеклянный лабораторный, подходящий для измерения температуры в диапазоне предполагаемых значений, с чёткой шкалой);

• химический стакан или колба (из термостойкого стекла, подходящего для работы с химическими реактивами);

• защитные очки;

• лабораторный халат;

• защитные перчатки (устойчивые к щелочам, например, нитриловые или резиновые);

• дистиллированная вода для промывания термометра.

Меры предосторожности:

• всегда надевайте защитные очки, лабораторный халат и перчатки перед началом работы с щелочами;

• работайте в хорошо проветриваемом помещении или под вытяжкой;

• будьте осторожны, не допускайте попадания раствора щёлочи на кожу или слизистые оболочки. В случае контакта немедленно промойте пораженное место большим количеством воды, а затем слабым раствором уксусной кислоты и обратитесь за медицинской помощью;

• аккуратно обращайтесь со стеклянным термометром, чтобы не разбить его.

Процедура измерения:

1. Подготовка термометра: перед использованием убедитесь, что термометр чист и сух. Если он ранее использовался, промойте его дистиллированной водой и аккуратно вытрите.

2. Подготовка раствора: перелейте необходимое количество раствора щёлочи в чистый химический стакан или колбу.

3. Погружение термометра: аккуратно погрузите нижнюю часть термометра (ртутный или спиртовой резервуар) в раствор щёлочи. Убедитесь, что резервуар полностью находится в растворе и не касается дна или стенок сосуда, так как это может привести к неточному измерению. Держите термометр вертикально.

4. Ожидание стабилизации: подождите несколько минут, пока показания термометра стабилизируются. Температура раствора может измениться в процессе погружения термометра, особенно если термометр имел значительно отличающуюся температуру.

5. Считывание показаний: после стабилизации температуры, считайте показания термометра. Считывайте показания на уровне глаз, чтобы избежать параллакса (искажения из-за угла зрения).

6. Извлечение и очистка термометра: аккуратно извлеките термометр из раствора. Немедленно промойте его большим количеством дистиллированной воды, чтобы удалить остатки щёлочи, а затем вытрите насухо. Храните термометр в безопасном месте.

7. Утилизация: утилизируйте раствор щёлочи и промойте посуду в соответствии с лабораторными правилами и требованиями безопасности.

Ответ: Температура раствора щёлочи измеряется путем погружения чистого лабораторного термометра в раствор, дожидаясь стабилизации показаний и считывая значение с соблюдением всех необходимых мер предосторожности, таких как использование защитных очков, перчаток и халата, а также последующей тщательной промывки термометра и посуды.

4. Перемешивая содержимое термометром (осторожно!), наблюдайте за изменением температуры.

4. При перемешивании содержимого термометром (аккуратно!) наблюдается процесс выравнивания температуры по всему объему жидкости. Если до перемешивания в жидкости существовали температурные градиенты (например, одни слои были теплее, другие холоднее), то термометр, погруженный в нее, мог показывать температуру только той области, где находится его резервуар. Перемешивание способствует более быстрому установлению теплового равновесия во всей системе. Это означает, что тепло будет перераспределяться равномерно, и вся масса жидкости достигнет одной и той же температуры. В результате показания термометра станут более точными и будут отражать среднюю или истинную температуру всей жидкости. Температура на термометре будет изменяться до тех пор, пока не достигнет стабильного значения, соответствующего равновесной температуре. Предостережение "осторожно!" важно для предотвращения повреждения хрупкого стеклянного термометра и для минимизации вклада механической энергии (трения) в тепловую энергию, который обычно незначителен, но теоретически может немного повысить температуру.
Ответ: Перемешивание термометром способствует выравниванию температуры в жидкости, что позволяет термометру более точно и быстро измерить истинную, равномерную температуру всей массы вещества, достигая стабильных показаний по мере установления теплового равновесия.

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.

6. Оформите отчёт в виде таблицы.

Что делали

Что наблюдали (рисунок)

Выводы и уравнения химических реакций

Отчет об эксперименте, оформленный в виде таблицы, представлен ниже. В качестве примера заполнены несколько строк с описанием типичных химических экспериментов.