Формирование исследовательской компетенции при изучении темы «Кислоты, их классификация и свойства»

Этапы исследования

Результаты исследования

Тема исследования

Кислоты, их классификация и свойства

1. Цель исследования

Изучить классификацию и свойства кислот с точки зрения теории электролитической диссоциации

2. Проблема исследования

Кислоты при диссоциации образуют катионы водорода, которые и обуславливают ряд общих свойств. Какими свойствами должны обладать кислоты с точки зрения теории электролитической диссоциации?

3.Задачи исследования

1. Изучить классификацию кислот и типичные реакции кислот по тексту параграфа.

2. Составить инструкцию к эксперименту по материалу параграфа.

3. Следуя инструкции, провести эксперименты, подтверждающие свойства кислот с точки зрения теории электролитической диссоциации: взаимодействие с основаниями, основными оксидами, металлами и солями.

4. Соблюдать правила ТБ при работе с кислотами.

5. Сделать выводы о свойствах кислот.

6. Выступить с результатами исследования.

4. Объект исследования

Объект — Кислоты

5. Гипотеза

Если кислоты при диссоциации образуют катионы водорода, то они должны иметь кислый вкус, изменять окраску индикатора, взаимодействовать с основаниями, основными оксидами, с металлами, с солями.

6. Теоретическая часть исследования.

Основные термины и понятия.

Первая реакция.

Кислота + основание = соль + вода

Реакции между любыми кислотами и основаниями (как с растворимыми, так и с нерастворимыми) в результате которых образуется, соль и вода, называются реакциями нейтрализации.

HCl+ NaOH = NaCl+H₂O

H⁺+ OH^- = H₂O

2НNO₃+Fe(OH)₂↓= Fe (NO₃)₂ +2 H₂O

2H⁺+Fe(OH)₂↓= Fe²⁺+2 H₂O

Вторая реакция.

Кислота + оксид металла = соль + вода

Реакции протекают между большинством кислот и оксидами металлов.

Пример

FeO+ H₂SO₄= FeSO₄+H₂O

FeO+ 2H⁺= Fe²⁺+H₂O

Третья реакция.

Кислота + металл = соль + водород

1. Металл должен находиться в ряду напряжений до водорода;

2. В результате реакции образуется растворимая соль;

3. Нерастворимые кислоты не взаимодействуют с металлами;

4. Разбавленная серная кислота реагирует с металлами с выделением водорода;

5. Азотная кислота реагирует с металлами по-разному, в зависимости от концентрации при этом никогда не выделяется водород.

Пример

Zn+ 2HCl= ZnCl₂+ H₂↑

Zn⁰+ 2H⁺ = Zn²⁺ + H⁰₂↑

Четвертая реакция.

Кислота + соль = новая кислота + новая соль

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl (молекулярное)

Ba²⁺ +2Cl^- +2H⁺ +SO₄ ^2- = BaSO4 ↓+ 2H⁺ +2Cl^-

Ba²⁺ + SO₄ ^2- = BaSO₄↓ (сокращенное ионное)

2НNO₃+СаСО_{3 =} Са(NO₃)₂ + СО₂ ↑+H₂O (молекулярное)

2H⁺ +2NO₃^- +СаСО₃ = Са²⁺+2NO₃^- +СО₂ ↑+H₂O

2H⁺ + +СаСО₃ = Са²⁺+СО₂ ↑+H₂O (сокращенное ионное)

7.Экспериментальная часть исследования.

Первая реакция:

Ход работы:

1. В пробирку налить 2 мл гидроксида натрия;

2. Добавить 1–2 капли фенолфталеина;

3. Добавить по каплям раствор соляной кислоты;

4. Поместить 1–2 капли полученного раствора на стеклянную пластину и выпарить;

5. Сделать вывод по результату эксперимента:

Вывод: в результате реакции нейтрализации, окраска индикатора изменилась с малинового на бесцветный, что свидетельствует на образовании соли, которая имеет нейтральную среду; при выпаривании раствора на пластине образовалось белое пятно, что указывает на образование соли.

Уравнения реакции

HCl+ NaOH = NaCl+H₂O

H⁺+ OH^- = H₂O

1. Налить в пробирку 1 мл раствора сульфата железа (III);

2. Добавить по 3–4 капли гидроксида калия;

3. К полученному осадку прилить 1–2 мл соляной кислоты;

4. Поместить 1–2 капли полученного раствора на стеклянную пластину и выпарить;

5. Сделать вывод по результату эксперимента:

Вывод: в результате эксперимента получили нерастворимое основание гидроксида железа (III); при взаимодействии нерастворимого основания с кислотой образуется растворимая соль — кристаллы темно-красного цвета.

Уравнения реакции

Fe₂(SO₄)₃+6 КOH = 2 Fe(OH)₃↓+3К₂SO₄

2Fe ³⁺+ 3SO₄^2- +6 К⁺ + 6ОH^- =2 Fe(OH)₃↓+6 К⁺ +3SO₄^2-

2Fe³⁺+6OH^- = 2 Fe(OH)₃↓

2Fe(OH)₃↓ + 6HCl = 2FeCl₃ + 6H₂O

2Fe(OH)₃↓ + 6H⁺ +6Cl^- = 2Fe ³⁺ +6Cl^- + 6H₂O

2Fe(OH)₃↓ + 6H⁺ = 2Fe ³⁺ +6H₂O

Вторая реакция:

Ход работы:

1. В пробирку поместить порошка оксида меди(II);

2. Добавить 1–2 мл раствора серной кислоты;

3. Нагреть пробирку не доводя до кипения;

4. Поместить 1–2 капли полученного раствора на стеклянную пластину и выпарить;

5. Сделать вывод по результату эксперимента:

Вывод: в результате эксперимента, оксид меди(II) растворился, образуя раствор голубого цвета; при выпаривании раствора на пластине образуются голубые кристаллы — соль кристаллогидрата сульфата меди.

Уравнения реакции

СuO+ H₂SO₄= CuSO₄+H₂O

CuO+ 2H⁺= Cu²⁺+H₂O

Третья реакция:

Ход работы:

1. В четыре пробирки поместить гранулы цинка, алюминия, свинца, меди;

2.В пробирку с цинком и свинцом прилить 2 мл раствора серной кислоты;

3. В пробирку с алюминием и медью прилить 2 мл раствора соляной кислоты;

4. Сделать вывод по результату эксперимента:

Вывод: в результате эксперимента химические реакции произошли в пробирках № 1,2,3, с выделением водорода в виде пузырьков; в пробирке № 4 реакция не произошла т. к. металл находится в ряду напряжений после водорода.

Уравнения реакции

1. Zn+ H₂SO₄= Zn SO₄+ H₂↑

Zn⁰+ 2H⁺ = Zn²⁺ + H⁰₂↑

2. Pb+ H₂SO₄= PbSO₄+ H₂↑

Pb ⁰+ 2H⁺ = Pb ²⁺ + H⁰₂↑

3. 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3 H₂↑

2Al ⁰+ 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂↑

4. Сu+ HCl ≠ реакция не протекает

Четвертая реакция

Ход работы:

1. В первую прилить попарно растворы соляной кислоты и силиката натрия;

2. В первую прилить попарно растворы серной кислоты и карбоната калия;

3. В третью пробирку прилить попарно растворы соляной кислоты и нитрата бария;

4. Сделать вывод по результату эксперимента.

Вывод: в результате эксперимента, в пробирке № 1 образуется студенистый осадок кремниевой кислоты, в пробирке № 2 образуется углекислый газ в виде пузырьков, в пробирке № 3 образуется белый осадок хлорида бария. Значит, кислоты взаимодействуют с солями, если в результате реакции образуются осадок, газ.

Уравнения реакции

2 HCl + Na₂SiO₃ =2 NaCl + H₂SiO₃↓ (молекулярное)

2H⁺ +2Cl^- +2Na⁺ + SiO₃^2- = 2Na⁺+ 2Cl^-+ H₂SiO₃↓ (полное ионное)

2H⁺ + SiO₃^2- = H₂SiO₃↓ (сокращенное ионное)

K₂CO₃+H₂SO₄=K₂SO₄+H₂O+CO₂ ↑ (молекулярное)

2K⁺+CO₃^2-+2H⁺+SO₄ ^2- =2K⁺+ SO₄ ^2- +H₂O+CO₂ ↑ (полное ионное)

2H⁺ + CO₃^2- = +H₂O+CO₂ ↑- (сокращенное ионное)

Ba(NO₃)₂ + 2HCl = BaCl₂+ 2HNO₃ (молекулярное)

Ba²⁺+2 NO₃^-+2H⁺ +2Cl^- = BaCl₂↓+2H⁺+ NO₃^--(полное ионное)

Ba²⁺+2Cl^- = BaCl₂↓- (сокращенное ионное)

7. Заключение

по теме исследования.

В ходе проведенного исследования гипотеза подтверждена полностью. На основании исследований мы пришли к следующим выводам:

1. Изучили классификацию кислот и типичные реакции кислот по тексту параграфа.

2. Составили инструкцию к эксперименту по материалу параграфа.

3. Провели эксперименты, подтверждающие свойства кислот:

a) В результате реакции нейтрализации, окраска индикатора изменилась с малинового на бесцветный, что свидетельствует на образовании соли, которая имеет нейтральную среду; при выпаривании раствора на пластине образовалось белое пятно, что указывает на образование соли. Значит, кислоты взаимодействуют с основаниями образуя соль и воду.

b) В результате эксперимента химические реакции произошли в пробирках № 1,2,3, с выделением водорода в виде пузырьков; в пробирке № 4 реакция не произошла т. к. металл находится в ряду напряжений после водорода. Значит, кислоты взаимодействуют с металлами стоящие в ряду напряжений после водорода.

c) В результате эксперимента, оксид меди(II) растворился, образуя раствор голубого цвета; при выпаривании раствора на пластине образуются голубые кристаллы — соль кристаллогидрата сульфата меди. Значит, кислоты взаимодействуют с оксидами металлов, образуя соль и воду.

d) В результате эксперимента, в пробирке № 1 образуется студенистый осадок кремниевой кислоты, в пробирке № 2 образуется углекислый газ в виде пузырьков, в пробирке № 3 образуется белый осадок хлорида бария. Значит, кислоты взаимодействуют с солями, если в результате реакции образуются осадок, газ.

4. Выступили с результатами исследования.

Все поставленные задачи были выполнены полностью.