Номер 4, страница 32, часть 1 - гдз по химии 7 класс тетрадь для практических работ Борушко

4. К раствору кислоты:

а) $H_2SO_4$;

б) $H_3PO_4$

добавьте 1–2 капли метилоранжа, а затем раствор щелочи гидроксида калия до изменения окраски.

Объясните наблюдаемое явление.

a) H₂SO₄

Изначально, при добавлении 1-2 капель метилоранжа к раствору серной кислоты ($H_2SO_4$), раствор окрасится в красный цвет. Это происходит потому, что серная кислота является сильной кислотой, и метилоранж в кислой среде (pH < 3.1) имеет красный цвет.

При последующем добавлении раствора щелочи гидроксида калия ($KOH$) до изменения окраски, цвет раствора изменится с красного на оранжевый, а затем на желтый.

Объяснение: Происходит реакция нейтрализации между серной кислотой и гидроксидом калия. Уравнение реакции:$H_2SO_4(aq) + 2KOH(aq) \rightarrow K_2SO_4(aq) + 2H_2O(l)$В ходе этой реакции ионы водорода ($H^+$) из кислоты взаимодействуют с гидроксид-ионами ($OH^-$) из щелочи, образуя воду. Это приводит к постепенному уменьшению концентрации $H^+$ и увеличению pH раствора. Метилоранж является кислотно-основным индикатором, который меняет свою окраску в диапазоне pH 3.1-4.4 (от красного в кислой среде до желтого в щелочной). При достижении точки эквивалентности, когда кислота практически полностью нейтрализована, pH раствора резко возрастает, и индикатор меняет свой цвет, сигнализируя о завершении реакции нейтрализации.

Ответ: Изначально раствор красный, при добавлении KOH становится оранжевым, затем желтым.

б) H₃PO₄

Изначально, при добавлении 1-2 капель метилоранжа к раствору фосфорной кислоты ($H_3PO_4$), раствор также окрасится в красный цвет. Это связано с тем, что фосфорная кислота, хотя и является кислотой средней силы, создает кислую среду.

При последующем добавлении раствора щелочи гидроксида калия ($KOH$) до изменения окраски, цвет раствора изменится с красного на оранжевый, а затем на желтый.

Объяснение: Происходит реакция нейтрализации между фосфорной кислотой и гидроксидом калия. Фосфорная кислота является многоосновной кислотой, однако метилоранж (с диапазоном pH 3.1-4.4) позволяет зафиксировать преимущественно первую стадию нейтрализации:$H_3PO_4(aq) + KOH(aq) \rightarrow KH_2PO_4(aq) + H_2O(l)$По мере добавления щелочи, концентрация ионов $H^+$ уменьшается, и pH раствора увеличивается. Когда pH достигает интервала изменения окраски метилоранжа (3.1-4.4), индикатор меняет свой цвет с красного на оранжево-желтый, сигнализируя о завершении первой стадии нейтрализации.

Ответ: Изначально раствор красный, при добавлении KOH становится оранжевым, затем желтым.

Объясните наблюдаемое явление.

Наблюдаемое явление – это **реакция нейтрализации**, которая представляет собой химическое взаимодействие кислоты и основания (щелочи), в результате которого образуется соль и вода. В данном случае, это реакция между серной ($H_2SO_4$) или фосфорной ($H_3PO_4$) кислотой и гидроксидом калия ($KOH$). Общее уравнение реакции можно представить как:$Acid(aq) + Base(aq) \rightarrow Salt(aq) + Water(l)$

Для отслеживания этой реакции используется **кислотно-основной индикатор** – метилоранж. Индикаторы – это органические соединения, которые обладают способностью изменять свою окраску в зависимости от pH среды, то есть от концентрации ионов водорода ($H^+$). Метилоранж имеет красный цвет в сильнокислой среде (pH < 3.1), оранжевый в переходной зоне (pH 3.1-4.4) и желтый в щелочной среде (pH > 4.4).

При добавлении раствора щелочи ($KOH$) к раствору кислоты происходит постепенное расходование ионов водорода ($H^+$), присутствующих в кислоте, за счет их реакции с гидроксид-ионами ($OH^-$) из щелочи, что приводит к образованию воды и увеличению pH раствора. Когда концентрация ионов $H^+$ снижается до критического уровня, соответствующего интервалу изменения окраски метилоранжа (pH 3.1-4.4), индикатор претерпевает структурные изменения, которые проявляются в видимом изменении цвета (с красного на оранжевый, а затем на желтый). Это сигнализирует о том, что среда перестала быть сильнокислой и стала нейтральной или слабощелочной, достигнув точки нейтрализации.

Ответ: Наблюдаемое явление - это реакция нейтрализации кислоты щелочью, отслеживаемая с помощью кислотно-основного индикатора метилоранжа, который изменяет цвет раствора при изменении pH от кислого к нейтральному/щелочному.