Номер 6, страница 29, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. В стакан прибора для изучения электропроводности налили раствор гидроксида бария. К этому раствору по каплям добавляли раствор серной кислоты. По мере прибавления серной кислоты лампочка светилась все более тускло и через некоторое время погасла. Что произошло? Объясните результаты эксперимента. Будут ли наблюдаться те же явления, если серную кислоту заменить соляной?

Что произошло? Объясните результаты эксперимента.

В стакане изначально находился раствор гидроксида бария $Ba(OH)₂$. Гидроксид бария является сильным основанием и, следовательно, сильным электролитом. В водном растворе он диссоциирует на ионы, которые являются носителями заряда:

$Ba(OH)₂ \leftrightarrow Ba^{2+} + 2OH^{-}$

Наличие этих подвижных ионов ($Ba^{2+}$ и $OH^{-}$) обеспечивает электропроводность раствора, благодаря чему электрическая цепь замыкается и лампочка горит.

При добавлении по каплям раствора серной кислоты ($H₂SO₄$), которая также является сильным электролитом ($H₂SO₄ \rightarrow 2H^{+} + SO₄^{2-}$), происходит химическая реакция между гидроксидом бария и серной кислотой. Это реакция нейтрализации, в ходе которой образуются два вещества:

1. Сульфат бария ($BaSO₄$) — нерастворимая в воде соль, выпадающая в виде белого осадка.
2. Вода ($H₂O$) — очень слабый электролит, практически не проводящий электрический ток.

Уравнение реакции в молекулярном виде:

$Ba(OH)₂(р-р) + H₂SO₄(р-р) \rightarrow BaSO₄(т)↓ + 2H₂O(ж)$

В ионной форме реакция показывает, что все исходные ионы связываются в малодиссоциирующие или нерастворимые соединения:

$Ba^{2+} + 2OH^{-} + 2H^{+} + SO₄^{2-} \rightarrow BaSO₄↓ + 2H₂O$

По мере приливания кислоты концентрация свободных ионов в растворе уменьшается, так как они превращаются в осадок и воду. Снижение концентрации носителей заряда приводит к уменьшению электропроводности раствора, из-за чего лампочка светится всё тусклее. В точке эквивалентности, когда все молекулы гидроксида бария прореагировали с кислотой, в растворе практически не остается свободных ионов. Раствор содержит в основном воду и осадок сульфата бария. Электропроводность становится минимальной, и лампочка гаснет.

Ответ: Произошла химическая реакция между гидроксидом бария и серной кислотой с образованием нерастворимого осадка сульфата бария и воды. Это привело к почти полному удалению ионов из раствора, в результате чего электропроводность раствора резко упала до минимума, и лампочка погасла.

Будут ли наблюдаться те же явления, если серную кислоту заменить соляной?

Нет, при замене серной кислоты на соляную ($HCl$) наблюдаемые явления будут другими. Соляная кислота также является сильным электролитом и вступает в реакцию нейтрализации с гидроксидом бария. Однако продукты этой реакции иные.

Уравнение реакции в молекулярном виде:

$Ba(OH)₂ + 2HCl \rightarrow BaCl₂ + 2H₂O$

В результате этой реакции образуются вода и хлорид бария ($BaCl₂$). В отличие от сульфата бария, хлорид бария является хорошо растворимой в воде солью. Как соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, $BaCl₂$ является сильным электролитом и в растворе полностью диссоциирует на ионы:

$BaCl₂ \rightarrow Ba^{2+} + 2Cl^{-}$

Рассмотрим ионное уравнение реакции:

$Ba^{2+} + 2OH^{-} + 2H^{+} + 2Cl^{-} \rightarrow Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2H₂O$

В ходе реакции ионы $H^{+}$ и $OH^{-}$ связываются в молекулы воды, но ионы $Ba^{2+}$ и $Cl^{-}$ остаются в растворе. Фактически происходит замена одних ионов ($OH^{-}$) на другие ($Cl^{-}$), но общее количество ионов в растворе не уменьшается до нуля. В точке эквивалентности в стакане будет находиться раствор сильного электролита — хлорида бария, который хорошо проводит электрический ток. Поэтому лампочка, возможно, несколько изменит яркость свечения (поскольку подвижность ионов $OH^{-}$ выше подвижности ионов $Cl^{-}$), но не погаснет.

Ответ: Нет, те же явления наблюдаться не будут. Лампочка не погаснет, так как в результате реакции между гидроксидом бария и соляной кислотой образуется растворимый сильный электролит — хлорид бария. Это означает, что в растворе всегда будет сохраняться высокая концентрация ионов, обеспечивающая его электропроводность.