Лабораторная работа №7, страница 71, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Смещение химического равновесия

Реактивы: 1 М раствор ацетата натрия, 0,1 М раствор гидроксида аммония, раствор фенолфталеина, 1 г хлорида аммония.

Химическая посуда и лабораторное оборудование: пробирки, штатив для пробирок, спиртовка, микрошпатель.

Техника безопасности. Требуется соблюдение правил работы с растворами кислот, щелочей и нагревательными приборами.

Ход работы

1. Влияние температуры. В пробирку налейте 3 мл ацетата натрия, добавьте 2–3 капли фенолфталеина и нагрейте. Наблюдайте появление окраски. Охладите пробирку с раствором под струей холодной воды, отметьте ослабление или исчезновение окраски индикатора. Снова нагрейте пробирку и убедитесь в возвращении окраски.

2. Влияние концентрации. В две пробирки налейте по 2 мл раствора гидроксида аммония и по одной капле раствора фенолфталеина. В одну пробирку добавьте кристаллический хлорид аммония. Сравните окраску растворов в обеих пробирках.

По результатам опытов сделайте соответствующие выводы о смещении химического равновесия.

1. Влияние температуры

В водном растворе ацетат натрия ($CH_3COONa$), соль слабой уксусной кислоты и сильного основания, подвергается гидролизу по аниону:

$CH_3COO^- + H_2o \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-$

В результате этой обратимой реакции в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$), что создает щелочную среду ($pH > 7$). Индикатор фенолфталеин в щелочной среде приобретает малиновую окраску. Изначально при комнатной температуре концентрация $OH^-$ ионов невелика, и окраска может быть очень слабой или отсутствовать.

При нагревании пробирки, согласно условию, наблюдается появление или усиление малиновой окраски. Это свидетельствует об увеличении концентрации $OH^-$ ионов. Согласно принципу Ле Шателье, если при повышении температуры химическое равновесие смещается в сторону продуктов реакции, то прямая реакция является эндотермической (протекает с поглощением теплоты, $\Delta H > 0$). Таким образом, гидролиз ацетата натрия — это эндотермический процесс.

При охлаждении пробирки под струей холодной воды равновесие, в соответствии с тем же принципом, смещается в обратную сторону (влево), в сторону экзотермической реакции. Концентрация $OH^-$ ионов уменьшается, что приводит к ослаблению или полному исчезновению малиновой окраски.

Повторное нагревание вновь смещает равновесие вправо, и окраска восстанавливается, что подтверждает обратимость процесса смещения химического равновесия.

Ответ: Повышение температуры смещает равновесие эндотермической реакции гидролиза ацетата натрия вправо, в сторону образования продуктов ($CH_3COOH$ и $OH^-$), что приводит к появлению малиновой окраски фенолфталеина. Понижение температуры смещает равновесие влево, что вызывает исчезновение окраски.

2. Влияние концентрации

В обеих пробирках изначально находится водный раствор гидроксида аммония ($NH_4OH$), который является слабым основанием. В растворе устанавливается равновесие:

$NH_3 \cdot H_2o \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Наличие $OH^-$ ионов обуславливает щелочную среду, поэтому после добавления капли фенолфталеина оба раствора приобретают малиновую окраску.

В одну из пробирок добавляют кристаллический хлорид аммония ($NH_4Cl$). Хлорид аммония — сильный электролит, который в воде практически полностью диссоциирует на ионы:

$NH_4Cl_{(s)} \rightarrow NH_4^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}$

В результате в растворе резко возрастает концентрация ионов аммония ($NH_4^+$). Эти ионы являются одноименными (общими) для равновесия диссоциации гидроксида аммония.

Согласно принципу Ле Шателье, увеличение концентрации одного из продуктов реакции (в данном случае $NH_4^+$) смещает равновесие влево, в сторону исходных веществ. Смещение равновесия влево приводит к уменьшению концентрации гидроксид-ионов ($OH^-$). В результате этого щелочность среды понижается, и малиновая окраска фенолфталеина в этой пробирке ослабевает или полностью исчезает. В контрольной пробирке, куда хлорид аммония не добавляли, окраска остается без изменений.

Ответ: Добавление хлорида аммония увеличивает концентрацию ионов $NH_4^+$, что, согласно принципу Ле Шателье, смещает равновесие диссоциации гидроксида аммония влево. Это приводит к уменьшению концентрации $OH^-$ ионов и исчезновению малиновой окраски индикатора.

Общие выводы:

Проведенные опыты демонстрируют принцип смещения химического равновесия (принцип Ле Шателье):

1. При внешнем воздействии на равновесную систему (изменение температуры, концентрации) равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

2. Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции, а понижение — в сторону экзотермической.

3. Увеличение концентрации одного из веществ смещает равновесие в сторону, где это вещество расходуется.