практическая работа 2, страница 9 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

1. Взаимодействие хлороводородной и уксусной кислот со щелочами (реакция нейтрализации).

Объясните наблюдаемые явления.

При добавлении раствора щелочи (NaOH) к растворам кислот (HCl и CH₃COOH), содержащим индикатор (метилоранж или лакмус), наблюдается изменение окраски индикатора. Метилоранж, который в кислой среде красный/розовый, при нейтрализации или переходе в щелочную среду изменит цвет на желтый. Лакмус, красный в кислой среде, станет фиолетовым (нейтральная) или синим (щелочная). Это происходит в результате реакции нейтрализации, в ходе которой кислота и щелочь взаимодействуют с образованием соли и воды. При этом видимых признаков (выделение газа, образование осадка) кроме изменения цвета индикатора не наблюдается.

Ответ: Индикатор меняет цвет, указывая на нейтрализацию раствора.

Приведите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Для хлороводородной кислоты и гидроксида натрия:

Молекулярное уравнение: $HCl_{(aq)} + NaOH_{(aq)} \rightarrow NaCl_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Полное ионное уравнение: $H^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)} + Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow Na^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Сокращенное ионное уравнение: $H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow H_2O_{(l)}$

Для уксусной кислоты и гидроксида натрия:

Молекулярное уравнение: $CH_3COOH_{(aq)} + NaOH_{(aq)} \rightarrow CH_3COONa_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Полное ионное уравнение: $CH_3COOH_{(aq)} + Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow CH_3COO^-_{(aq)} + Na^+_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Сокращенное ионное уравнение: $CH_3COOH_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow CH_3COO^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Ответ: Уравнения приведены выше.

Можно ли в описанном эксперименте в качестве индикатора использовать фенолфталеин? Ответ поясните.

Фенолфталеин можно использовать в качестве индикатора, но его применение будет более эффективным для титрования уксусной кислоты. Фенолфталеин меняет окраску в щелочной среде (при pH 8.2-10): в кислой и нейтральной он бесцветен, в щелочной – малиновый.

При нейтрализации сильной кислоты (HCl) сильным основанием (NaOH) точка эквивалентности находится при pH 7. Фенолфталеин изменит цвет только при незначительном избытке щелочи, что может привести к перетитровыванию, если целью является точное достижение нейтральной точки.

При нейтрализации слабой кислоты (CH₃COOH) сильным основанием (NaOH) точка эквивалентности смещена в щелочную область (pH > 7) из-за гидролиза образующейся соли (ацетат натрия). В этом случае фенолфталеин является подходящим индикатором, так как его интервал перехода окраски ($pH \ 8.2-10$) хорошо совпадает с pH точки эквивалентности.

Таким образом, фенолфталеин можно использовать, особенно для уксусной кислоты, но для сравнения свойств обеих кислот метилоранж или лакмус могут быть предпочтительнее для демонстрации общего процесса нейтрализации в более широком диапазоне pH.

Ответ: Можно, особенно для уксусной кислоты, так как ее точка эквивалентности лежит в щелочной области, где фенолфталеин меняет окраску. Для хлороводородной кислоты менее точен.

2. Взаимодействие хлороводородной и уксусной кислот с раствором карбоната натрия.

Объясните наблюдаемые явления.

При добавлении карбоната натрия к обеим кислотам наблюдается выделение пузырьков газа, что свидетельствует об образовании углекислого газа. Однако интенсивность выделения газа различается: с хлороводородной кислотой реакция протекает бурно и с обильным выделением газа, тогда как с уксусной кислотой реакция идет заметно медленнее и менее интенсивно. Это различие обусловлено разной силой кислот.

Ответ: Выделение углекислого газа, более интенсивное с хлороводородной кислотой.

Приведите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Для хлороводородной кислоты и карбоната натрия:

Молекулярное уравнение: $2HCl_{(aq)} + Na_2CO_{3(aq)} \rightarrow 2NaCl_{(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}\uparrow$

Полное ионное уравнение: $2H^+_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)} + 2Na^+_{(aq)} + CO^{2-}_{3_(aq)} \rightarrow 2Na^+_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение: $2H^+_{(aq)} + CO^{2-}_3{(aq)} \rightarrow H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}\uparrow$

Для уксусной кислоты и карбоната натрия:

Молекулярное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + Na_2CO_{3(aq)} \rightarrow 2CH_3COONa_{(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}\uparrow$

Полное ионное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + 2Na^+_{(aq)} + CO^{2-}_3{(aq)} \rightarrow 2CH_3COO^-_{(aq)} + 2Na^+_{(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + CO^{2-}_3{(aq)} \rightarrow 2CH_3COO^-_{(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}\uparrow$

Ответ: Уравнения приведены выше.

3. Взаимодействие хлороводородной и уксусной кислот с цинком.

Объясните наблюдаемые явления.

При помещении гранул цинка в растворы кислот и нагревании обе пробирки будут выделять пузырьки газа, что свидетельствует о выделении водорода. Однако интенсивность выделения газа будет различной: в пробирке с хлороводородной кислотой реакция идет значительно быстрее и энергичнее, с более интенсивным выделением водорода по сравнению с уксусной кислотой, где реакция идет медленнее. Нагревание ускоряет обе реакции, но разница в их скорости сохраняется.

Ответ: Выделение водорода, более интенсивное с хлороводородной кислотой, чем с уксусной.

Приведите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Для хлороводородной кислоты и цинка:

Молекулярное уравнение: $2HCl_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow ZnCl_{2(aq)} + H_{2(g)}\uparrow$

Полное ионное уравнение: $2H^+_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)} + H_{2(g)}\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение: $2H^+_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)}\uparrow$

Для уксусной кислоты и цинка:

Молекулярное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow (CH_3COO)_2Zn_{(aq)} + H_{2(g)}\uparrow$

Полное ионное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow 2CH_3COO^-_{(aq)} + Zn^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)}\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow 2CH_3COO^-_{(aq)} + Zn^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)}\uparrow$

Ответ: Уравнения приведены выше.

Сравните интенсивность выделения водорода в двух пробирках. На основании наблюдения сделайте вывод о том, какая из кислот сильнее: хлороводородная или уксусная.

Выделение водорода в пробирке с хлороводородной кислотой происходит значительно интенсивнее, чем в пробирке с уксусной кислотой. Это указывает на то, что хлороводородная кислота является более сильной кислотой по сравнению с уксусной. Сильная кислота диссоциирует в растворе практически полностью, обеспечивая высокую концентрацию ионов водорода ($H^+$), что приводит к более быстрой реакции с металлами.

Ответ: Интенсивность выше у HCl. Хлороводородная кислота сильнее уксусной.

4. Взаимодействие хлороводородной и уксусной кислот с оксидом меди(II).

Объясните наблюдаемые явления.

При добавлении черного оксида меди(II) к растворам кислот и последующем нагревании, оксид меди(II) постепенно растворяется, и растворы окрашиваются в голубой цвет. Это указывает на образование солей меди(II) (хлорид меди(II) и ацетат меди(II)), которые имеют голубую окраску в растворе. В пробирке с хлороводородной кислотой процесс растворения и окрашивания может протекать быстрее.

Ответ: Растворение черного оксида меди(II) и образование голубого раствора.

Приведите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Для хлороводородной кислоты и оксида меди(II):

Молекулярное уравнение: $2HCl_{(aq)} + CuO_{(s)} \rightarrow CuCl_{2(aq)} + H_2O_{(l)}$

Полное ионное уравнение: $2H^+_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)} + CuO_{(s)} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Сокращенное ионное уравнение: $2H^+_{(aq)} + CuO_{(s)} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Для уксусной кислоты и оксида меди(II):

Молекулярное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + CuO_{(s)} \rightarrow (CH_3COO)_2Cu_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Полное ионное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + CuO_{(s)} \rightarrow 2CH_3COO^-_{(aq)} + Cu^{2+}_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Сокращенное ионное уравнение: $2CH_3COOH_{(aq)} + CuO_{(s)} \rightarrow 2CH_3COO^-_{(aq)} + Cu^{2+}_{(aq)} + H_2O_{(l)}$

Ответ: Уравнения приведены выше.

По мере нахождения пробирок в штативе окраска их содержимого становится более интенсивной. Объясните наблюдаемое явление.

По мере протекания реакции между кислотой и оксидом меди(II) в растворе образуется все больше ионов меди(II) ($Cu^{2+}$), которые придают раствору голубой цвет. Интенсивность окраски раствора напрямую зависит от концентрации этих ионов. Таким образом, чем дольше идет реакция и чем больше оксида меди(II) вступает в реакцию, тем выше концентрация $Cu^{2+}$ и, соответственно, тем интенсивнее становится голубая окраска раствора. Нагревание способствует ускорению этого процесса.

Ответ: Увеличение концентрации образующихся ионов меди(II), ответственных за голубую окраску раствора.

5. Дополнительный эксперимент.

Объясните наблюдаемые явления.

При исследовании соков фруктов и ягод (например, лимона, яблока) с помощью индикаторов (лакмуса, метилоранжа или индикаторной бумаги) наблюдается изменение их цвета, характерное для кислой среды. Например, лакмус станет красным, метилоранж – розово-красным, а универсальная индикаторная бумага покажет pH ниже 7 (кислую реакцию). Это явление объясняется наличием органических кислот (например, лимонной, яблочной, аскорбиновой) в составе этих фруктов и ягод.

Ответ: Индикаторы меняют цвет, подтверждая наличие кислот в соках фруктов и ягод.

Выводы

Напишите, с неорганическими соединениями каких классов взаимодействуют уксусная и хлороводородная кислоты. В чем общность и в чем различие свойств хлороводородной и уксусной кислот? К каким электролитам – сильным или слабым – относятся эти кислоты?

Уксусная и хлороводородная кислоты взаимодействуют со следующими классами неорганических соединений:

1. Основаниями (например, щелочами, как гидроксид натрия $NaOH$).

2. Солями (например, солями слабых или летучих кислот, как карбонат натрия $Na_2CO_3$).

3. Активными металлами (например, цинком $Zn$).

4. Основными оксидами (например, оксидом меди(II) $CuO$).

Общность свойств:

Обе кислоты являются типичными кислотами и обладают следующими общими свойствами:

• Изменяют окраску индикаторов (лакмус, метилоранж).

• Вступают в реакцию нейтрализации с основаниями.

• Реагируют с активными металлами с выделением водорода.

• Взаимодействуют с основными оксидами.

• Реагируют с солями, образованными более слабыми или летучими кислотами (например, с карбонатами).

Различие свойств:

Основное различие между хлороводородной и уксусной кислотами заключается в их силе:

• Хлороводородная кислота (HCl) является сильной кислотой: она практически полностью диссоциирует в водном растворе на ионы $H^+$ и $Cl^-$.

• Уксусная кислота (CH₃COOH) является слабой кислотой: она диссоциирует в водном растворе лишь частично на ионы $H^+$ и $CH_3COO^-$.

Это различие в силе проявляется в скорости и интенсивности химических реакций: HCl реагирует значительно быстрее и энергичнее, чем CH₃COOH, при одинаковых условиях (например, с металлами или карбонатами).

Отношение к электролитам:

• Хлороводородная кислота (HCl) относится к сильным электролитам, так как она хорошо проводит электрический ток благодаря практически полной диссоциации на ионы в растворе.

• Уксусная кислота (CH₃COOH) относится к слабым электролитам, так как она лишь незначительно диссоциирует на ионы, что приводит к худшей проводимости электрического тока по сравнению с сильными кислотами.

Ответ: Общность - типичные кислотные свойства. Различие - сила кислоты. HCl - сильный электролит, CH₃COOH - слабый электролит.