Номер 2, страница 255 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. Как доказать, что при взаимодействии натрия с водой образуется щёлочь?

Чтобы доказать, что при взаимодействии натрия с водой образуется щёлочь, необходимо провести качественную реакцию на щелочную среду, используя кислотно-основные индикаторы.

Решение

1. Теоретическое обоснование

Взаимодействие щелочного металла натрия ($Na$) с водой ($H_2O$) — это окислительно-восстановительная реакция замещения. Натрий, как более активный металл, вытесняет водород из воды, образуя гидроксид натрия ($NaOH$) и газообразный водород ($H_2$).

Уравнение реакции:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

Образовавшийся гидроксид натрия ($NaOH$) является сильным, растворимым в воде основанием. Растворимые в воде основания называются щёлочами. Наличие в растворе гидроксид-ионов ($OH^−$) обуславливает щелочную среду.

2. Экспериментальное доказательство

Доказать наличие щёлочи в полученном растворе можно с помощью эксперимента.

Необходимое оборудование и реактивы:

Химический стакан или кристаллизатор с водой;

Металлический натрий ($Na$);

Кислотно-основной индикатор (например, фенолфталеин, лакмус или метилоранж);

Пинцет и фильтровальная бумага.

Порядок проведения опыта:

В стакан с дистиллированной водой добавляют несколько капель раствора фенолфталеина. Раствор остается бесцветным, так как среда нейтральна ($pH \approx 7$).

Небольшой, очищенный от оксидной пленки и осушенный фильтровальной бумагой кусочек натрия осторожно опускают на поверхность воды.

Наблюдения:

Натрий бурно реагирует с водой: он начинает с шипением двигаться по поверхности воды. Выделяющееся тепло плавит натрий, и он превращается в быстро перемещающийся серебристый шарик. Шипение вызвано выделением водорода ($H_2$).

Раствор в стакане практически мгновенно окрашивается в яркий малиновый (или фуксиновый) цвет. Наиболее интенсивное окрашивание наблюдается по траектории движения натриевого шарика.

Вывод:

Малиновое окрашивание фенолфталеина однозначно свидетельствует о наличии в растворе щелочной среды ($pH > 8.2$), которая создается гидроксид-ионами ($OH^−$). Это доказывает, что в результате реакции натрия с водой образовалась щёлочь — гидроксид натрия.

Аналогичный результат можно получить, используя другие индикаторы:

Лакмус окрасит раствор в синий цвет.

Метиловый оранжевый окрасит раствор в желтый цвет.

Ответ: Для доказательства образования щёлочи при взаимодействии натрия с водой необходимо провести эту реакцию в присутствии кислотно-основного индикатора. Например, если в воду предварительно добавить бесцветный раствор фенолфталеина, то после добавления натрия раствор приобретет малиновую окраску. Это изменение цвета является качественной реакцией на щелочную среду, подтверждающей образование щёлочи ($NaOH$).