Урок по химии

Легче чем кажется

Химические реакции в растворах на примере кислотно-основных индикаторов

Пройти урок

Урок по химии

Легче чем кажется

Химические реакции в растворах на примере кислотно-основных индикаторов

Пройти урок

Для понимания протекания химических реакций в растворах нам сначала нужно понять, что такое электролитическая диссоциация. Если кратко, то это процесс, при котором происходит распад (диссоциация) вещества на ионы при растворении или расплавлении. Для удобства мы будем рассматривать процесс распада веществ только при их растворении в воде.

Первый урок: Теоретическая часть

KA ⇄ K (катион) + A (анион)

А что такое катионы и анионы? Давай посмотрим на анимацию

Посмотреть

+

-

>

А что такое катионы и анионы? Давай посмотрим на анимацию

Первый урок: Теоретическая часть

KA ⇄ K (катион) + A (анион)

Для понимания протекания химических реакций в растворах нам сначала нужно понять, что такое электролитическая диссоциация. Если кратко, то это процесс, при котором происходит распад (диссоциация) вещества на ионы при растворении или расплавлении. Для удобства мы будем рассматривать процесс распада веществ только при их растворении в воде.

Назад

+

-

>

Вещества, которые способны распадаться на катионы и анионы в растворе и в дальнейшем проводить электрический ток называются электролитами. В зависимости от того, насколько хорошо вещества распадаются на ионы, их можно разделить на слабые и сильные электролиты.
Сильные электролиты - вещества, которые практически полностью распадаются на ионы. Например, поваренная соль
Слабые электролиты - вещества, которые частично распадаются на ионы. Например, гидроксид кальция.

<

>

Для наглядной демонстрации давай соберем прибор, который покажет, может ли вещество проводить электрический ток и является ли оно слабым или сильным электролитом. Все необходимые вещества и оборудование ты найдешь в коробке.

1.Подготовь три стакана с растворами следующих веществ:

Чистая вода (бутилированная/ из-под крана)
Раствор поваренной соли
Раствор гидроксида кальция

2.Подключи светодиод к кроне как показано на схеме ниже:

3.Поочередно опускай свободные провода в стаканы с подготовленными растворами и смотри, какие изменения наблюдаются.

<

>

В зависимости от того, какие именно катионы и анионы получаются при растворении веществ, их можно разделить на три группы:
Кислоты - это вещества, при диссоциации которых образуются катион водорода и анион кислотного остатка (КО)

Основания - это вещества, при диссоциации которых образуются катион металла и анион гидроксогруппы

Соли - это вещества, при диссоциации которых образуются катион металла и анион кислотного остатка

Посмотреть

<

>

В зависимости от того, какие именно катионы и анионы получаются при растворении веществ, их можно разделить на три группы:
Кислоты - это вещества, при диссоциации которых образуются катион водорода и анион кислотного остатка (КО)

Основания - это вещества, при диссоциации которых образуются катион металла и анион гидроксогруппы

Соли - это вещества, при диссоциации которых образуются катион металла и анион кислотного остатка

Посмотреть

<

>

Посмотреть

Соли - это вещества, при диссоциации которых образуются катион металла и анион кислотного остатка

Основания - это вещества, при диссоциации которых образуются катион металла и анион гидроксогруппы

В зависимости от того, какие именно катионы и анионы получаются при растворении веществ, их можно разделить на три группы:
Кислоты - это вещества, при диссоциации которых образуются катион водорода и анион кислотного остатка (КО)

<

>

В таблице приведены примеры кислот, оснований и солей. При наведении на каждое вещество ты можешь посмотреть реакцию диссоциации каждого вещества

Примеры кислот

Примеры солей

Примеры оснований

HCI

H₂SO₄

NaOH

Ba(OH)₂

NaCI

HCl ⇌ H⁺ + Cl⁻

H₂SO₄ ⇌ H⁺ + HSO₄⁻
HSO₄⁻ ⇌ H⁺ + SO₄²⁻

Ba(OH)₂ ⇌ Ba²⁺ + 2OH⁻

NaOH ⇌ Na⁺ + OH⁻

NaCl ⇌ Na⁺ + Cl⁻

K₃PO₄ ⇌ 3K⁺ + PO₄³⁻

K₃PO₄

<

>

Для наглядного понимания реакций в водных растворах давай рассмотрим, как ведут себя в них кислотно-основные индикаторы. В водных растворах, помимо молекул воды (Н2О), есть еще множество других молекул и ионов.

<

>

Нам важна ключевая характеристика раствора — его рН (читается как «пэ-аш»).

PH показывает, какое количество ионов водорода Н+ и гидроксид-ионов ОН- содержится в растворе; pH измеряют в единицах — от 0 до 14.

<

>

Кислотно-основные индикаторы — это вещества, которые реагируют как раз на количество ионов водорода/гидроксид-ионов и меняют свой цвет в зависимости от pH раствора.

Если в растворе избыток ионов водорода, его рН меньше 7 — такие растворы называются кислыми.
Если количество ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковое, они образуют воду. В этом случае в растворе нет избыточных ионов, рН такого раствора примерно равен 7 — такие растворы называются нейтральными.
Если в растворе избыток гидроксид-ионов, его рН больше 7 — такие растворы называются основными или щелочными.

<

>

Задание: Соотнеси вещества с той средой, которую дает раствор указанных веществ

<

>

Пищевая сода

Лимонная кислота

Вода

Кислая среда

Нейтральная среда

Щелочная среда

<

>

Задание: Соотнеси вещества со шкалой индикатора в соответствии со средой, которую дают растворы указанных веществ

<

>

Кислая среда | Нейтральная среда | Щелочная среда

Хлорид натрия (NaCl)

Сульфат кальция (CaSO₄)

Силикат калия (K₂SiO₃)

<

>

Задание: Ниже представлены реакции диссоциации некоторых веществ. Тебе нужно выбрать, к какому классу соединений относятся указанные вещества. Для этого переташи название класса вещества к соответствующей реакции диссоциации

<

>

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻

Перетащите сюда

Ca₃(PO₄)₂ → 3Ca²⁺ + 2PO₄³⁻

Перетащите сюда

NaOH → Na⁺ + OH⁻

Перетащите сюда

Основания

Кислоты

Соли

<

>

Вспомни теорию из предыдущего урока и ответь на несколько вопросов

Второй урок: Повторение теории и практическая часть

<

>

<

>

Среди представленных веществ нам нужно найти два вещества, при взаимодействии которых получается углекислый газ. Если мы еще раз посмотрим на все вещества, то станет понятно, что углекислый газ образуется при взаимодействии лимонной кислоты и пищевой соды. Но как нам их найти? Мы их обнаружим с помощью кислотно-основных индикаторов. Переходи на следующую страницу и начинай выполнять задание.

1

2

3

4

5

<

>

Перед тобой находятся пронумерованные эппендорфы со следующими веществами (наведи мышкой на вещество):

Лимонная кислота

Гидроксид натрия

Пищевая сода

Хлорид натрия

Хлорид кальция

C₆H₈O₇

NaOH

NaHCO₃

NaCl

CaCl₂

<

Вещество	Цвет индикатора	Среда раствора
Лимонная кислота
Гидроксид натрия
Пищевая сода
Хлорид кальция
Хлорид натрия

>

Представленные вещества по среде раствора можно разделить на три группы:
-Кислая среда: лимонная кислота (более кислая) и хлорид кальция
-Нейтральная среда: хлорид натрия
-Щелочная среда: гидроксид натрия (более щелочная) и пищевая сода.

В качестве кислотно-основного индикатора мы будем использовать бромтимоловый синий, который имеет следующий цветовой переход:

Для начала давай определим, в какую область индикатора попадет каждое вещество, для этого заполни таблицу справа:

<

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

>

<< НАЖМИТЕ НА КНОПКУ

<

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

>

Надень перчатки

<

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

>

Надень перчатки

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф
(здесь и далее - емкость для проведения анализа) 10 капель раствора из эппендорфа № 1.

<

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

>

Надень перчатки

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф
(здесь и далее - емкость для проведения анализа) 10 капель раствора из эппендорфа № 1.

С помощью чистой пипетки добавь в этот же эппендорф две капли бромтимолового синего, закрой эппендорф и потряси его.

<

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

>

Надень перчатки

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф
(здесь и далее - емкость для проведения анализа) 10 капель раствора из эппендорфа № 1.

С помощью чистой пипетки добавь в этот же эппендорф две капли бромтимолового синего, закрой эппендорф и потряси его.

Как только добавишь индикатор, обрати внимание на цвет раствора и внеси данные в таблицу исследователя.
"Таблица исследователя"

<

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

>

Надень перчатки

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф
(здесь и далее - емкость для проведения анализа) 10 капель раствора из эппендорфа № 1.

С помощью чистой пипетки добавь в этот же эппендорф две капли бромтимолового синего, закрой эппендорф и потряси его.

Как только добавишь индикатор, обрати внимание на цвет раствора и внеси данные в таблицу исследователя.
"Таблица исследователя"

Повтори пункты 2-4 для каждого исследуемого вещества. Не забудь внести все данные в таблицу.

<< Перейти обратно к 1 эксперементу

Перейти обратно к 2 эксперементу >>

<

>

Таблица исследователя

№ эппендорфа	1	2	3	4	5
Цвет раствора при добавлении бромтимолового синего
Цвет индикаторной бумаги
Вещество

<

>

Как ты видишь, одно вещество мы точно смогли идентифицировать. Какое это вещество? Для определения остальных веществ нам нужен другой индикатор - универсальная индикаторная бумага. Универсальная индикаторная бумага имеет следующие цветовые переходы в зависимости от среды раствора:

<

>

Давай теперь определим оставшиеся вещества

<< НАЖМИТЕ НА КНОПКУ

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

<

>

Давай теперь определим оставшиеся вещества

Надень перчатки

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

<

>

Давай теперь определим оставшиеся вещества

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф 10 капель раствора из любого эппендорфа.

Надень перчатки

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

<

>

Давай теперь определим оставшиеся вещества

В эппендорф опусти одну полоску индикаторной бумаги.

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф 10 капель раствора из любого эппендорфа.

Надень перчатки

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

<

>

Давай теперь определим оставшиеся вещества

Достань полоску, зафиксируй цвет и внеси данные в таблицу. "Таблица исследователя"

В эппендорф опусти одну полоску индикаторной бумаги.

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф 10 капель раствора из любого эппендорфа.

Надень перчатки

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

<

>

Давай теперь определим оставшиеся вещества

Достань полоску, зафиксируй цвет и внеси данные в таблицу. "Таблица исследователя"

В эппендорф опусти одну полоску индикаторной бумаги.

С помощью пипетки добавь в пустой эппендорф 10 капель раствора из любого эппендорфа.

Надень перчатки

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Шаг 5

Повтори пп 2-5 для оставшихся веществ.
Не забудь внести все данные в таблицу.

Ура, у тебя получилось определить все вещества!

Чтобы убедиться, что ты все сделал верно, проведи следующий эксперимент.

В чистом эппендорфе смешай по 5 капель из эппендорфов с пищевой содой и лимонной кислотой. В результате химической реакции (3NaHCO₃ + C₆H₈O₇ → 3CO₂ + 3H₂O + Na₃C₆H₅O₇) выделяется углекислый газ — ты заметишь пузырьки в растворе

<

>

Задание: Выбери индикатор, добавь его к разным веществам и посмотри, как изменяется их окраска в зависимости от среды раствора (просто перетащи индикатор к соответствующей среде раствора)

Давай проведем несколько активностей, которые помогут закрепить усвоенный материал

<

>

Фенолфталеин

Малахитовый зеленый

Хинолиновый синий

Кислота

Щелочь

Вода

<

>

Задание: Опусти индикаторную бумагу в различные бытовые вещества и узнай, какую среду раствора имеют эти вещества (просто потяни бумагу вниз)

<

>

Опусти индикаторную бумагу

Крот

Шампунь

Фрукты

Вода

pH

---

<

>

Задание: Тебе нужно соединить анионы и катионы, чтобы получились новые вещества

<

>

Катионы (+)

Анионы (-)

Перетащите ионы сюда (Катион + Анион)

<

>

Задание: Пройди лабиринт и найди для кислотного остатка и катиона металла соответствующее количество катионов водорода/ гидроксид-ионов. Для этого тебе нужно последовательно нажимать на соседние клетки, пока не найдешь правильный выход.

<

>

Поздравляю! Вы нашли правильный выход!

Выберите частицу:

<

>

<

Поздравляем, ты успешно справился с изучением темы!🎉
До встречи в новых уроках!

Таблица исследователя

Опусти индикаторную бумагу

pH

Интересный факт

Катионы (+)

Анионы (-)