§19. Признаки химических реакций
Демонстрационный опыт 1 (стр.103)
В химическом стакане находится бесцветный раствор щелочи. Обнаружить ее можно с помощью особых веществ — индикаторов (от лат. indication — указатель). Таким индикатором на щелочь является бесцветный спиртовой раствор фенолфталеина.
Если к содержимому стакана прилить несколько капель фенолфталеина, то появится малиновая окраска, «сигналя» о наличии в стакане раствора щелочи.
Затем к содержимому стакана приливают раствор кислоты до исчезновения малиновой окраски. Какой признак протекания химической реакции вы наблюдаете?
Ответ:
В данных реакциях мы видим изменение цвета.
Демонстрационный опыт 2 (стр.103)
В двух химических стаканах находятся разноцветные растворы: фиолетово−розовый (перманганат калия в щелочной среде) и оранжевый (подкисленный раствор дихромата калия). В каждый стакан добавляют бесцветный раствор сульфита натрия. Что указывает на протекание в стаканах химических реакций (рис. 103)?
Рис. 103 Взаимодействие раствора перманганата калия (а) и раствора дихромата калия (б) с раствором сульфита натрия
Ответ:
На протекание химических реакций указывает изменение цвета раствора в обоих случаях.
Демонстрационный опыт (стр.104)
Несколько кристалликов перманганата калия (буквально два−три) растворите в стакане воды (дождитесь полного растворения вещества). В полученный раствор опустите таблетку аскорбиновой кислоты. Какие изменения указывают на протекание химической реакции?
Ответ:
В реакции с аскорбиновой кислотой происходит постепенное обесцвечивание раствора и выпадение бурого осадка в виде оксида марганца (IV) − $MnO_{2}$.
Лабораторный опыт (стр.104)
В газовой зажигалке с прозрачным корпусом вы видите бесцветную жидкость. Это смесь двух газов, названия которых вы могли прочитать на автозаправочных газонаполнительных станциях или бытовых баллонах, — пропан и бутан. Какие же это газы, если имеют жидкое агрегатное состояние? Дело в том, что внутри резервуара — повышенное давление. Нажмите на клапан, не поджигая газ. Слышите шипение? Пропан и бутан вырываются наружу, принимая привычное для нормального давления газообразное состояние.
Зажгите зажигалку. Протекает химическая реакция горения пропана и бутана (рис. 104).
рис.104 Пламя газовой зажигалки — это реакция горения
Сравните окраску пламени зажигалки с пламенем газовой плиты и свечи. Какое пламя коптит? Проследите связь между свечением пламени и его коптящими свойствами.
Ответ:
Пламя газовой плиты не коптящее, имеет голубоватый оттенок, который при сгорании дает углерод, угарный газ. У свечи пламя ярко−оранжевое, коптящее. Зажигалка имеет яркое пламя оранжевого цвета, не коптящее.
Цвет пламени горючих веществ, в основном, определяется присутствием в нем твердых частиц углерода и количеством кислорода.
Демонстрационный опыт 1 (стр.105)
В два химических стакана, содержащих бесцветный раствор гидроксида натрия и желтоватый раствор желтой кровяной соли, добавляют раствор хлорида железа $FeCl_{3}$ (рис. 105). Что указывает на то, что мы стали свидетелями химических явлений?
Ответ:
1) В первой реакции с гидроксидом натрия выпадет бурый осадок в виде гидроксида железа (III)
3NaOH + $FeCl_{3}$ = $Fe(OH)_{3}$ (бурый осадок) + 3NaCl
2) Во второй реакции с жёлтой кровяной солью раствор изменяет свой цвет на синий.
Демонстрационный опыт 2 (стр.105)
В стакан с полученным в предыдущем опыте бурым осадком добавляют соляную кислоту. Что указывает на то, что протекает химическая реакция?
Ответ:
В ходе реакции происходит растворение бурого осадка − $Fe(OH)_{3}$:
Fe$(OH)_{3}$ + 3HCl = 3 $H_{2}$O + $FeCl_{3}$
Вопросы
1. Чем отличаются химические явления от физических?
Ответ:
При химических явлениях происходит превращение одних веществ в другие, а при физических― состав вещества не изменяется.
2. К каким явлениям вы отнесете горение свечи и электрической лампочки? Почему?
Ответ:
Горение свечи относится к химическому явлению, так как при горении парафина образуются новые вещества (углекислый газ и вода), а горение электрической лампочки ― к физическому явлению, так как свечение нити накаливания обусловлено пропусканием электрического тока, а не образованием новых веществ.
3. Приведите примеры известных вам реакций из повседневной жизни, которые сопровождаются изменением цвета, выделением газа или выпадением осадка.
Ответ:
1) Порча еды сопровождается изменением цвета и появлением запаха.
2) Обесцвечивание чая лимоном сопровождается изменением цвета.
3) Подгорание пищи сопровождается изменением цвета.
4) Ржавление гвоздей на двери гаража сопровождается изменением цвета.
5) Реакция гашения пищевой соды уксусом сопровождается выделением газа.
6) Появление накипи на чайнике сопровождается образованием осадка.
4. Какой процесс происходит при растворении в воде таких лекарственных средств, как шипучие таблетки аспирина УПСА или витамина С.
Ответ:
При растворении в воде таких лекарственных средств, как шипучие таблетки аспирина УПСА или витамина С, протекает химическая реакция с выделением газа.
5. Какие качественные реакции используются для распознавания кислорода и углекислого газа?
Ответ:
Для распознавания кислорода используется тлеющая лучинка, которая ярко вспыхивает в кислороде.
Для распознавания углекислого газа используется тлеющая лучинка, которая гаснет в углекислом газе, а также помутнение известковой воды при пропускании через неё углекислого газа.
6. Под действием так называемых кислотных дождей разрушаются мраморные скульптуры. Какое явление происходит при этом? Почему?
Ответ:
Под действием так называемых кислотных дождей происходит химическая реакция. Кислоты, выпадающие в виде кислотных дождей, реагируют с карбонатом кальция (основной компонент мрамора), превращая его в другие вещества.
7. В литровую стеклянную банку налейте полстакана воды и опустите часть таблетки аспирина УПСА размером с горошину. Что наблюдается при этом?
Чтобы определить, какой газ выделяется в результате химической реакции, опустите в банку тлеющую лучинку (не касаясь жидкости).
Ответ:
Мы видим образование пузырьков газа. В результате химической реакции выделяется углекислый газ, т.к. тлеющая лучинка гаснет в его присутствии, поскольку этот газ не поддерживает горение.
8. Возьмите половину чайной ложки гашеной извести (она продается в хозяйственных магазинах) и тщательно размешайте в кипяченой воде. Весь порошок не растворится, но это не беда. Дайте смеси отстояться и перелейте прозрачный раствор в чистый стакан. С помощью трубочки от сока (осторожно, избегайте брызг!) продувайте выдыхаемый воздух через раствор. Вскоре он помутнеет: образуется осадок белого цвета. Сделайте вывод о протекании в стакане химической реакции.
Ответ:
Данная реакция является качественной реакцией на углекислый газ. Признаком протекания химической реакции является образование осадка в виде белых кристаллов (карбоната кальция − $CaCO_{3}$)
$Ca(OH)_{2}$ + $CO_{2}$ = $CaCO_{3}$ (белый осадок) + $H_{2}O$
Практическая работа №61
Вам наверняка известен процесс коррозии (ржавления) железа. Под действием внешних условий на металле образуется ржавчина. В этой работе вы выясните, как влияют внешние условия на скорость коррозии железа.
Для проведения эксперимента вам понадобятся три пластиковые бутылки с крышками объемом 250—500 мл; три больших гвоздя длиной 5—10 см; мыло; наждачная бумага для зачистки гвоздей; кипяченая вода; водопроводная вода из−под крана; поваренная соль.
Гвозди нужно помыть с мылом, чтобы избавиться от слоя масла, который защищает их от ржавления. Когда гвозди высохнут, зачистите их поверхность наждачной бумагой и промойте кипяченой водой.
Первую бутылку полностью заполните холодной кипяченой водой, положите туда гвоздь и плотно закройте крышкой.
Вторую бутылку заполните наполовину холодной водой из−под крана. Положите туда гвоздь. Крышкой бутылку закрывать не надо.
В третью бутылку сначала насыпьте две столовые ложки поваренной соли. Заполните ее наполовину холодной водой из−под крана, закройте крышкой и хорошо перемешайте. Когда вся соль растворится, поместите в бутылку третий гвоздь. Крышкой бутылку закрывать не надо.
Чтобы ничего не перепутать, с помощью фломастера пронумеруйте каждую бутылку. Поставьте бутылки в укромное место. Если вода из второй и третьей бутылок будет испаряться, то просто доливайте в них воду из−под крана.
Если все сделано правильно, то через неделю на гвоздях должна образоваться ржавчина. Посмотрите, где ее больше, а где меньше.
Запишите свои наблюдения, расставив номера бутылок напротив соответствующих описаний, например:
ржавчины образовалось мало или ее практически не заметно;
ржавчина хорошо заметна, она крепко держится на гвозде;
ржавчины много, она не держится на гвозде, осыпается с него и образует на дне бутылки бурый осадок.
Сделайте выводы, как влияют на процесс коррозии состав раствора и доступ воздуха.
Ответ:
Ход работы:
Гвозди помыл(а) с мылом, чтобы избавиться от слоя масла, который защищает их от ржавления. После высыхания гвоздей, зачистил(а) их поверхность наждачной бумагой и промыл(а) кипяченой водой.
Первую бутылку полностью заполнил(а) холодной кипяченой водой, положил(а) туда гвоздь и плотно закрыл(а) крышкой.
Вторую бутылку заполнил(а) наполовину холодной водой из−под крана и положил(а) туда гвоздь. Крышкой бутылку не закрывал(а)
В третью бутылку сначала насыпал(а) две столовые ложки поваренной соли, после чего заполнил(а) ее наполовину холодной водой из−под крана, закрыл(а) крышкой и хорошо перемешал(а). Когда вся соль растворилась, поместил(а) в бутылку третий гвоздь, крышкой бутылку не закрывал(а).
Чтобы ничего не перепутать, с помощью фломастера пронумеровал(а) каждую бутылку.
Сосуд с кипяченой водой, герметично закупоренный − 1
Сосуд с водопроводной водой, открытый − 2
Сосуд с водопроводной водой, открытый, немного подсоленный − 3
Поставил(а) бутылки в укромное место.
Наблюдения:
Результаты работы по истечению недели:
Ржавчины образовалось мало или ее практически не заметно − сосуд номер 1
Ржавчина хорошо заметна, она крепко держится на гвозде − сосуд номер 2
Ржавчины много, она не держится на гвозде, осыпается с него и образует на дне бутылки бурый осадок − сосуд номер 3
Вывод:
Процесс коррозии объясняется тем, что растворенный в воде кислород усиливает коррозию, а если там ещё соль, то коррозионные процессы протекают ещё более интенсивно из−за образования гальванического элемента.
