【Издательство PEP】Химия. 9 класс. Часть 2: Химические хамелеоны — закономерности окраски кислотно-основных индикаторов

В мире химии существуют удивительные «цветовые хамелеоны» —кислотно-основные индикаторыПо сути, это вещества, которые вступают в химическую реакцию с кислотными или щелочными растворами и меняют свой цвет. Благодаря этому изменению окраски мы можем качественно различать бесцветные жидкости, неотличимые невооружённым глазом (например, разбавленную соляную кислоту и гидроксид натрия). Это важный мост, связывающий微观本质 с макроскопическими явлениями.

Основные закономерности окраски

Кислотная средакислота окрашивает фиолетовый лакмус в красный цвет, но не изменяет цвет бесцветного фенолфталеина (остаётся бесцветным).
Щелочная средащёлочь окрашивает фиолетовый лакмус в синий цвет, а бесцветный фенолфталеин — в красный.
Субъект изменения окраскименяет цвет сам индикатор, а не кислота или щёлочь. Как заметил Бойль, пигмент в лепестках фиалки «переоделся» после реакции с соляной кислотой.

Доказательства и логика

В экспериментах часто используют капельную пластину для сравнительного наблюдения (см. рис. 10-2). Сравнивая столовый уксус, яблочный сок (кислоты) с известковой водой, гидроксидом натрия (щёлочи), мы можем обобщить научную логику использования индикаторов как «детекторов классификации веществ».

ВОПРОС 1

[Краткий ответ] [Контекст: В одном из экспериментов английский учёный Роберт Бойль случайно пролил концентрированную соляную кислоту на лепестки букета фиалок. Любя цветы, он сразу же промыл их, но через некоторое время заметил, что фиолетовые лепестки стали красными… Впоследствии люди научились извлекать из лишайников синий порошкообразный пигмент — лакмус, на основе которого были созданы кислотно-основные индикаторы.] Прочитав «Информационную карточку — Открытие кислотно-основных индикаторов», какие выводы вы для себя сделали?

ВОПРОС 2

[Краткий ответ] В ходе исследовательской работы в химической лаборатории учащиеся обнаружили, что сок многих цветов и плодов меняет цвет при контакте с кислотами или щелочами. Допустим, у нас есть сок краснокочанной капусты: в кислоте он краснеет, в щёлочи — желтеет. Если капнуть этот сок в мыльную воду (которая имеет щелочную реакцию), какой ожидается результат? Какую функцию индикатора иллюстрирует этот процесс?

ВОПРОС 3

[Краткий ответ] Кратко опишите, как с помощью кислотно-основного индикатора различить две склянки с无色ными жидкостями без этикеток: разбавленную соляную кислоту и раствор поваренной соли.

ВОПРОС 4

[Множественный выбор] (1) Средство для чистки туалетов содержит соляную кислоту. Если случайно пролить его на мраморный пол (основной компонент — карбонат кальция), слышно шипение и выделяется газ. Какой это газ?

Кислород ($O_2$)

Водород ($H_2$)

Углекислый газ ($CO_2$)

Диоксид серы ($SO_2$)

ВОПРОС 5

[Краткий ответ] Подумайте: каким методом следует пользоваться в лаборатории, чтобы определить запах неизвестного газа или жидкости?

Разбор кейса: «Бесцветная загадка» в лаборатории

О применении и определении индикаторов

На уроке химии перед Сяо Мином стоят три склянки с无色ными растворами: разбавленная серная кислота, раствор гидроксида натрия и дистиллированная вода. Этикетки отклеились. Сяо Мин пытается различить их с помощью фиолетового лакмуса и бесцветного фенолфталеина.

1. Сможет ли Сяо Мин, используя только фиолетовый лакмус, сразу различить все три вещества? Опишите наблюдаемые явления.

Ответ:
Да. После добавления фиолетового лакмуса: красный цвет даёт разбавленная серная кислота (кислота), синий — раствор гидроксида натрия (щёлочь), фиолетовый — дистиллированная вода (нейтральная среда).

2. Если Сяо Мин сначала добавит в три пробирки бесцветный фенолфталеин и обнаружит, что в одной раствор стал красным, а в двух — нет, как ему действовать дальше, чтобы различить оставшиеся две жидкости?

Ответ:
变红的一支是氢氧化钠。取已变红的氢氧化钠溶液，分别滴加到剩余两个没变色的试管中。若红色消失，说明该液体是稀硫酸（发生中和反应）；若红色变浅但不消失，则该液体是蒸馏水（仅起稀释作用）。