Лабораторный опыт 3, страница 146 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

Лабораторный опыт 3. Определение кислотного или основного характера раствора с помощью индикаторов

Реактивы: универсальный индикатор, дистиллированная вода, растворы $HCl$, $H_2SO_4$, $Ca(OH)_2$, $NaOH$.

Определите $pH$ выданных растворов кислот, щелочей и дистиллированной воды. Для этого нанесите стеклянными палочками по капле каждого из исследуемых растворов на полоску универсального индикатора. Окраску сравните со специальной шкалой $pH$.

Сделайте вывод о кислотно-основном характере каждого из растворов.

Цель лабораторного опыта — определить кислотно-основной характер предложенных растворов с помощью универсального индикатора. Универсальный индикатор представляет собой смесь нескольких веществ, меняющих свой цвет в зависимости от водородного показателя (pH) среды. Сравнивая цвет индикатора со стандартной цветовой шкалой, можно примерно определить значение pH и сделать вывод о характере раствора.

Раствор соляной кислоты ($\text{HCl}$)

При нанесении капли раствора соляной кислоты на полоску универсального индикатора, она окрасится в красный цвет. Сравнение со шкалой pH показывает, что такое окрашивание соответствует значению pH примерно 1-2. Это свидетельствует о сильнокислой среде. Соляная кислота является сильной кислотой и в водном растворе практически полностью диссоциирует на ионы водорода ($\text{H}^+$) и хлорид-ионы ($\text{Cl}^-$), что и обуславливает высокую кислотность.

Уравнение диссоциации: $\text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-$

Ответ: Раствор $\text{HCl}$ имеет сильнокислую среду (pH ≈ 1-2), индикатор окрашивается в красный цвет.

Раствор серной кислоты ($\text{H}_2\text{SO}_4$)

Капля раствора серной кислоты также окрасит универсальный индикатор в красный цвет. Это соответствует значению pH около 1. Среда раствора является сильнокислой. Серная кислота — сильная двухосновная кислота, которая в водном растворе диссоциирует с образованием большого количества ионов водорода ($\text{H}^+$) и сульфат-ионов ($\text{SO}_4^{2-}$).

Уравнение диссоциации (суммарное): $\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}$

Ответ: Раствор $\text{H}_2\text{SO}_4$ имеет сильнокислую среду (pH ≈ 1), индикатор окрашивается в красный цвет.

Раствор гидроксида кальция ($\text{Ca(OH)}_2$)

При нанесении капли раствора гидроксида кальция (известковой воды) на индикаторную полоску, она окрасится в синий цвет. Это соответствует значению pH примерно 11-12. Среда раствора — щелочная (сильноосновная). Гидроксид кальция является сильным основанием (щёлочью), которое диссоциирует в воде на ионы кальция ($\text{Ca}^{2+}$) и гидроксид-ионы ($\text{OH}^-$), создающие щелочную среду.

Уравнение диссоциации: $\text{Ca(OH)}_2 \leftrightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^-$

Ответ: Раствор $\text{Ca(OH)}_2$ имеет щелочную среду (pH ≈ 11-12), индикатор окрашивается в синий цвет.

Раствор гидроксида натрия ($\text{NaOH}$)

Капля раствора гидроксида натрия окрасит универсальный индикатор в темно-синий или фиолетовый цвет. Это указывает на очень высокое значение pH, около 13-14. Среда является сильнощелочной. Гидроксид натрия — это сильная, хорошо растворимая в воде щёлочь, которая полностью диссоциирует на ионы натрия ($\text{Na}^+$) и гидроксид-ионы ($\text{OH}^-$), что приводит к созданию сильнощелочной среды.

Уравнение диссоциации: $\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^-$

Ответ: Раствор $\text{NaOH}$ имеет сильнощелочную среду (pH ≈ 13-14), индикатор окрашивается в темно-синий/фиолетовый цвет.

Дистиллированная вода ($\text{H}_2\text{O}$)

При нанесении капли дистиллированной воды на полоску универсального индикатора, её цвет изменится на желто-зеленый (или не изменится, если исходный цвет бумаги такой же). Это соответствует pH, равному 7. Среда является нейтральной. В чистой воде концентрации ионов водорода ($\text{H}^+$) и гидроксид-ионов ($\text{OH}^-$), образующихся в результате самодиссоциации воды, равны.

Уравнение диссоциации: $\text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{OH}^-$

Ответ: Дистиллированная вода имеет нейтральную среду (pH = 7), индикатор окрашивается в желто-зеленый цвет.

Вывод

В ходе лабораторного опыта было установлено, что растворы соляной ($\text{HCl}$) и серной ($\text{H}_2\text{SO}_4$) кислот имеют сильнокислую среду ($pH < 7$). Растворы гидроксида натрия ($\text{NaOH}$) и гидроксида кальция ($\text{Ca(OH)}_2$) имеют щелочную среду ($pH > 7$). Дистиллированная вода ($\text{H}_2\text{O}$) является нейтральной ($pH = 7$). Таким образом, с помощью универсального индикатора можно легко и быстро определить кислотно-основной характер различных растворов.