Лабораторный опыт 4, страница 164 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

Лабораторный опыт 4. Испытание индикатором растворов водородных соединений неметаллов

В трёх пронумерованных пробирках находятся водные растворы растворимых в воде летучих водородных соединений азота и хлора, а также дистиллированная вода. С помощью индикатора установите содержимое каждой из пробирок, поясните соответствующими уравнениями диссоциации веществ.

Дано:

Три пронумерованные пробирки, содержащие водный раствор летучего водородного соединения азота (аммиака, $NH_3$), водный раствор летучего водородного соединения хлора (хлороводорода, $HCl$) и дистиллированную воду ($H_2O$).

Найти:

Определить содержимое каждой из пробирок и объяснить результаты с помощью уравнений диссоциации.

Решение:

Для определения содержимого пробирок необходимо исследовать кислотность среды в каждой из них. Это можно сделать с помощью кислотно-основного индикатора, например, лакмуса. Добавим по несколько капель раствора лакмуса в каждую из пробирок и пронаблюдаем за изменением цвета. Различие в окраске будет обусловлено диссоциацией веществ в воде.

Водный раствор летучего водородного соединения хлора (хлороводорода, $HCl$) является сильной кислотой (соляная кислота). В воде $HCl$ полностью диссоциирует на ионы, создавая избыток ионов водорода $H^+$:

$HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$

Из-за высокой концентрации ионов $H^+$ среда в этой пробирке будет сильнокислой ($pH < 7$), и лакмус окрасится в красный цвет.

Водный раствор летучего водородного соединения азота (аммиака, $NH_3$) является слабым основанием. Аммиак реагирует с водой, образуя гидрат аммиака, который частично и обратимо диссоциирует с образованием гидроксид-ионов $OH^-$:

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Наличие гидроксид-ионов $OH^-$ создает в растворе щелочную среду ($pH > 7$), в которой лакмус окрасится в синий цвет.

Дистиллированная вода ($H_2O$) является нейтральным веществом. Молекулы воды диссоциируют в очень незначительной степени, и концентрации образующихся ионов водорода $H^+$ и гидроксид-ионов $OH^-$ равны:

$H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$

Поскольку среда нейтральна ($pH \approx 7$), лакмус не изменит своего первоначального фиолетового цвета.

Таким образом, по изменению цвета индикатора можно однозначно идентифицировать содержимое каждой пробирки.

Ответ:

Содержимое пробирок определяется добавлением индикатора (например, лакмуса):

1. Пробирка, в которой раствор окрасился в красный цвет, содержит водный раствор хлороводорода ($HCl$). Кислая среда обусловлена диссоциацией: $HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$.

2. Пробирка, в которой раствор окрасился в синий цвет, содержит водный раствор аммиака ($NH_3$). Щелочная среда обусловлена диссоциацией: $NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$.

3. Пробирка, в которой индикатор не изменил свой фиолетовый цвет, содержит дистиллированную воду ($H_2O$). Среда нейтральна, диссоциация незначительна: $H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$.