Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał Wydrukuj

Czy można w jakiś sposób sprawić, aby roztwór stał się mniej kwasowy, a ten o odczynie zasadowym zyskał niższe pH?

Już wiesz
  • że istnieją wodorotlenki rozpuszczalne w wodzie (np. NaOH, KOH) oraz słabo i trudno rozpuszczalne w wodzie (np. Mg(OH)2Al(OH)3Fe(OH)3);

  • że zasady dysocjują w wodzie na kationy metalu i aniony wodorotlenkowe;

  • że roztwory wodorotlenków mają odczyn zasadowy,

  • że kwasy dysocjują w wodzie na kationy wodoru i aniony reszty kwasowej;

  • że odczyn roztworów kwasów jest kwasowy.

Nauczysz się
  • przedstawiać w formie cząsteczkowej i jonowej (pełnej i skróconej) równanie reakcji między kwasem chlorowodorowym a wodorotlenkiem sodu, zachodzącej w roztworze wodnym;

  • wyjaśniać, na czym polega reakcja zobojętniania;

  • wskazywać substancje, które ulegają reakcji zobojętniania.

iaTKwZWFVQ_d5e171

1. Czy wodorotlenki mogą reagować z kwasami?

Reakcja wodorotlenku sodu z kwasem chlorowodorowym
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy wodorotlenek sodu reaguje w roztworze wodnym z kwasem solnym?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Wodorotlenek sodu reaguje w roztworze wodnym z kwasem solnym.
Wodorotlenek sodu nie reaguje w roztworze wodnym z kwasem solnym.

Co będzie potrzebne
  • kolba stożkowa,

  • pipety,

  • rozcieńczony roztwór wodorotlenku sodu,

  • rozcieńczony kwas solny,

  • bagietka,

  • wskaźnik kwasowo‑zasadowy: fenoloftaleina.

Instrukcja
  1. Do kolby stożkowej wlej kilkadziesiąt cmIndeks górny 3 roztworu wodorotlenku sodu.

  2. Dodaj kilka kropli roztworu fenoloftaleiny.

  3. Do roztworu wodorotlenku dodawaj kroplami, za pomocą pipety, kwas solny. Stale mieszaj zawartość kolby stożkowej.

  4. Obserwuj zachodzące zmiany. Zakończ doświadczenie, gdy dostrzeżesz zmiany. Nie dodawaj zbyt dużo kropli kwasu solnego.

  5. Przenieś roztwór do parownicy.

  6. Ogrzewaj delikatnie parownicę i odparuj jej zawartość do sucha.

  7. Porównaj pozostałość w parownicy ze stałym wodorotlenkiem sodu.

  8. Dodaj wodę do osadu, a następnie zbadaj odczyn powstałego roztworu za pomocą fenoloftaleiny.

Podsumowanie

Fenoloftaleina w roztworze wodorotlenku sodu zabarwiła się na kolor malinowy. Podczas dodawania kwasu solnego po pewnym czasie nastąpiło odbarwienie roztworu. Po odparowaniu wody z  roztworu powstała biała substancja stała, która wyglądem nie przypominała substancji użytych do reakcji. Fenoloftaleina nie zabarwiła się w roztworze tej substancji.
Wodorotlenek sodu przereagował z kwasem solnym. W wyniku tej reakcji powstała nowa substancja – chlorek sodu. Przemianę tę opisuje poniższe równanie:

NaOH + HCl → NaCl + H2O
wodorotlenek sodu + kwas solny → chlorek sodu + woda
R118NzigPv9sw1
Nagranie rozpoczyna ujęcie stołu laboratoryjnego z rozmieszczonymi na blacie elementami niezbędnymi do przeprowadzenia eksperymentu. Niektóre z elementów są podpisane: kolba stożkowa z roztworem wodorotlenku sodu, mała zlewka z kwasem solnym, oraz nieco mniejsza zlewka z fenoloftaleiną. Ponadto znajdują się tam naczynie Petriego z papierkami wskaźnikowymi oraz dwie proste pipety. Zmiana ujęcia, eksperymentator nabiera pipetą nieco fenoloftaleiny i dodaje ją do kolby z wodorotlenkiem sodu, który to roztwór natychmiast przybiera barwę malinową. Na ekranie obok kolby pojawia się podpis Odczyn zasadowy. Zmiana ujęcia, stół pokazany z szerszej perspektywy, tak że widoczna jest cała kolba i stojąca obok zlewka z kwasem. Eksperymentator nabiera drugą pipetą kwas solny i dodaje go małymi porcjami do kolby z zabarwionym roztworem zasady sodowej. Następnie miesza zawartość kolby i dodaje ponownie. Zmiana ujęcia, podczas któregoś z kolei mieszania roztwór staje się bezbarwny. Na ekranie obok kolby pojawia się podpis Brak odczynu zasadowego. Zmiana ujęcia, eksperymentator przelewa zawartość kolby do porcelanowej parowniczki stojącej na siatce grzewczej ustawionej nad palnikiem gazowym. Zmiana ujęcia, pokazane zostaje wnętrze parowniczki po odparowaniu wody. Na dnie znajdują się bardzo drobne białe kryształki. Eksperymentator nalewa do parowniczki wodę i miesza zawartość bagietką. Osad znika, rozpuszczając się. Następnie za pomocą bagietki przenosi kilka kropel roztworu na papierek wskaźnikowy na leżącej obok parowniczki szalce Petriego. Papierek bardzo delikatnie zmienia kolor z żółtego na żółtozielony, co oznacza odczyn obojętny. Na tle sceny pojawia się w górnej części ekranu zapis reakcji NaOH plus HCl daje w efekcie NaCl plus H2O. Wzorom związków towarzyszą nazwy zapisane słownie.

Wodorotlenek sodu reaguje nie tylko z kwasem solnym, ale także i z innymi kwasami, np. siarkowym(VI), siarkowym(IV), azotowym(V) czy fosforowym(V). W podobny sposób zachowują się wszystkie rozpuszczalne w wodzie wodorotlenki.

Czy wodorotlenki słabo rozpuszczalne w wodzie reagują z kwasami?

Zbadanie, czy nierozpuszczalne w wodzie wodorotlenki reagują z kwasami – na przykładzie reakcji wodorotlenków: miedzi(II), żelaza(III), magnezu, glinu z kwasem solnym, siarkowym(VI) i azotowym(V)
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Czy słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami.
Słabo rozpuszczalne wodorotlenki nie reagują z kwasami.

Co będzie potrzebne
  • probówki,

  • pipety,

  • bagietki,

  • przygotowane przez nauczyciela tuż przed wykonaniem doświadczenia wodorotlenki: miedzi(II), żelaza(III), magnezu(II), glinu (otrzymane np. w wyniku reakcji chlorków: miedzi(II), żelaza(III), magnezu, glinu z wodorotlenkiem sodu lub potasu),

  • rozcieńczone roztwory kwasów: solnego, siarkowego(VI), azotowego(V).

Instrukcja
  1. Zawiesinę (1–2 cmIndeks górny 3) każdego z badanych wodorotlenków umieść w 4 probówkach.

  2. Do każdej z probówek dodaj inny kwas: do pierwszej – solny, do drugiej – siarkowy(VI), do trzeciej – azotowy(V).

  3. Do czwartej probówki wlej podobną objętość wody (próbka kontrolna).

  4. Obserwuj, co dzieje się z wodorotlenkami po dodaniu każdej z cieczy.

Podsumowanie

W miarę dodawania kwasów: solnego, siarkowego(VI), azotowego(V) do zawiesin wodorotlenków: miedzi(II), żelaza(III), magnezu, glinu następowało zanikanie osadów wodorotlenków. Powstałe roztwory były klarowne, natomiast zawartość probówki z wodorotlenkiem miedzi(II) miała barwę niebieską, zaś probówka z wodorotlenkiem żelaza(III) – żółtą. Po wlaniu wody do probówek osady wodorotlenków pozostały niezmienione.
Wszystkie wodorotlenki przereagowały z kwasami. W próbie kontrolnej nie reagowały z wodą i się w niej nie rozpuściły.

Wodorotlenki słabo rozpuszczalne w wodzie także reagują z kwasami, takimi jak na przykład: siarkowy(VI), solny, azotowy(V).

iaTKwZWFVQ_d5e377

2. Jak przebiega reakcja zobojętniania?

Przebieg reakcji pomiędzy wodorotlenkiem sodu i kwasem chlorowodorowym można przedstawić w postaci równania:

HCl + NaOH → NaCl + H2O
kwas chlorowodorowy + wodorotlenek sodu → chlorek sodu + woda

Wiemy, że w roztworze wodnym rozpuszczalne w wodzie wodorotlenki i kwasy ulegają procesowi dysocjacji:

HCl H2OH+ + Cl-
kwas chlorowodorowy
NaOHH2ONa++OH-
wodorotlenek sodu

Z tego względu w reakcji między tymi substancjami biorą udział jony. Zapiszmy więc równanie reakcji z ich użyciem:

H+ + Cl-+ Na+ + OH- →  Cl- + Na+ + H2O

Taki zapis przebiegu reakcji nazywa się zapisem jonowym pełnympełny zapis jonowyzapisem jonowym pełnym.

R1Ke5twLuSUYR1

Zauważmy, że podczas reakcji wodorotlenku sodu z kwasem solnym reagują tylko dwa jony: kation wodoru i anion wodorotlenkowy, które razem tworzą cząsteczkę wody. Pomińmy w równaniu reakcji jony niebiorące udziału w reakcji:

R1RiEYPulZzgI1

i zapiszmy równanie, które opisuje właściwe procesy zachodzące podczas reakcji chemicznej:

H++ OH- → H2O

Ten sposób przedstawienia przebiegu reakcji chemicznej – z użyciem wyłącznie jonów biorących udział w reakcji – nazywa się zapisem jonowym skróconymskrócony zapis jonowyzapisem jonowym skróconym.

Jak pamiętamy, aniony wodorotlenkowe odpowiadają za odczyn zasadowy, natomiast kationy wodoru – za odczyn kwasowy. Odczyn roztworu, który powstał po reakcji wodorotlenku sodu z kwasem solnym, był obojętny. Dlatego właśnie reakcję między kwasem a wodorotlenkiem nazwano reakcją zobojętnianiareakcja zobojętnianiareakcją zobojętniania. Czasami określa się ją mianem reakcji neutralizacji. Jej istota polega na łączeniu się kationów wodoru z anionami wodorotlenkowymi i tworzeniu się cząsteczek wody.

iaTKwZWFVQ_d5e474

3. Przykłady reakcji między wodorotlenkami a kwasami

Rdz09ZiajZM4T1
R1ELuaRKrrVdg1
Przykład 1

Zapisz równanie reakcji wodorotlenku wapnia z kwasem solnym.

Przykładowe reakcje wodorotlenków z kwasami

Substrat 1
wodorotlenek

Substrat 2
kwas

Kierunek reakcji

Produkt 1

Produkt 2

KOHwodorotlenek potasu

HClkwas solny

H2O
KCl

2KOHwodorotlenek potasu

H2SO4kwas siarkowy(VI)

2H2O
K2SO4

2NaOHwodorotlenek sodu

H2SO3kwas siarkowy(IV)

2H2O
Na2SO3

Cu(OH)2wodorotlenek miedzi(II)

H2SO4kwas siarkowy(VI)

2H2O
CuSO4

Cu(OH)2wodorotlenek miedzi(II)

2HNO3kwas azotowy(V)

2H2O
Cu(NO3)2

Mg(OH)2wodorotlenek magnezu

H2SO4kwas siarkowy(VI)

2H2O
MgSO4

Mg(OH)2wodorotlenek magnezu

2HNO3kwas azotowy(V)

2H2O
Mg(NO3)2

2Fe(OH)3wodorotlenek żelaza(III)

3H2SO4kwas siarkowy(VI)

6H2O
Fe2(SO4)3

Fe(OH)3wodorotlenek żelaza(III)

3HClkwas solny

3H2O
FeCl3

Fe(OH)3wodorotlenek żelaza(III)

3HNO3kwas azotowy(V)

3H2O
Fe(NO3)3
R99JWUvrcxsnk1
Na ekranie widać treść zadania, która będzie widoczna przez cały czas i na każdym ekranie: Zapisz równanie reakcji wodorotlenku wapnia z kwasem solnym. Pod spodem pojawia się początek równania: wodorotlenek wapnia + kwas solny ->. Uzupełnia się równanie: wodorotlenek wapnia + kwas solny -> woda + chlorek wapnia. Pod równaniem opisanym słownie pojawia się drugie: Ca(OH)2 + HCl -> CaCl2+ H2O. Pod równaniem pojawia się tabela. Wyróżnia się drugi wiersz z Ca w tabeli. Równanie uzupełnia się. Liczby w tabeli zmieniają się. Równanie uzupełnia się. Dane w tabeli się poprawiają. Równanie reakcji zostaje wyróżnione.
iaTKwZWFVQ_d5e561

4. Wykorzystanie reakcji zobojętniania

RoiMpKNFM9jt41
Aplikacja prezentuje przykłady wykorzystania reakcji zobojętniania za pomocą interaktywnego pokazu slajdów. W centralnej części okna znajduje się zdjęcie ilustrujące zagadnienie oraz jego opis, a poniżej na szarym pasku nazwa związków biorących udział w reakcji. U dołu okna aplikacji panel sterowania umożliwiający przełączanie się pomiędzy czterema przygotowanymi slajdami. Slajd numer jeden przedstawia opakowanie leku na nadkwasotę, którego substancją czynną jest wodorotlenek magnezu lub glinu, którego zadaniem jest zmniejszanie kwasowego odczynu treści żołądkowej. Slajd numer dwa przedstawia zdjęcie makrofotograficzne łodygi pokrzywy wraz z jej parzydełkami. Informacja obok głosi, że parzydełka te, podobnie jak jad pszczół czy mrówek zawiera kwas mrówkowy. Jego działanie można osłabić poprzez przemycie bolącego miejsca rozcieńczonym wodorotlenkiem, na przykład wapnia. Trzeci slajd przedstawia zdjęcie pasty do zębów wyciskanej z tubki. Komentarz głosi, że resztki pokarmów w jamie ustnej stanowią pożywkę dla bakterii, w przypadku których produktem przemian są kwasy niszczące szkliwo zębów. Z tego powodu pasty do zębów zawierają substancje o odczynie zasadowym. Czwarty slajd przedstawia osę z widocznym wysuniętym żądłem siedzącą na ciele człowieka. Opis informuje, że jad os zawiera substancje o odczynie zasadowym i aby zniwelować jego działanie, miejsce użądlenia można przemyć roztworem o odczynie kwasowym, np. rozcieńczonym roztworem octu.
iaTKwZWFVQ_d5e595

Podsumowanie

  • W roztworze wodnym wodorotlenki reagują z kwasami.

  • W wyniku reakcji wodorotlenku sodu z kwasem solnym powstaje chlorek sodu.

  • Przemiana polegająca na reakcji anionów wodorotlenkowych z kationami wodoru, w wyniku której powstają obojętne cząsteczki wody, nazywa się reakcją zobojętniania.

Praca domowa
Polecenie 1.1

Wyjaśnij, dlaczego w składzie leków zobojętniających kwas solny w żołądku nie ma wodorotlenku sodu. Podpowiedzi szukaj na przykład w karcie charakterystyki tej substancji.

iaTKwZWFVQ_d5e650

Słowniczek

pełny zapis jonowy
pełny zapis jonowy

zapis przedstawiający przebieg reakcji w roztworze wodnym; przedstawia rozpuszczalne w wodzie substraty i produkty jako jony (zgodnie z ich dysocjacją)

reakcja zobojętniania
reakcja zobojętniania

reakcja między kwasem a wodorotlenkiem, która polega na reakcji kationów wodoru z anionami wodorotlenkowymi z utworzeniem cząsteczek wody

skrócony zapis jonowy
skrócony zapis jonowy

równanie reakcji przebiegającej w roztworze wodnym; przedstawia substancje i jony faktycznie biorące udział w reakcji

iaTKwZWFVQ_d5e727

Zadania

Ćwiczenie 1
R1Nv6CNYezt101
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 2
R1UHuaHbC5YcL1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 3
R16TebVlX3G2Y1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 4
REhQyD9sGY7dI1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 5
R1QDONIcSySjy1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 6
Rw9e0U9o9pm6w1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 7
R1NJ471GQqslF1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 8
R19ROucd2NvwM1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 9
R1ehlmKCA2Wko1
zadanie interaktywne