Sprawdź, czy wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowym(V). W tym celu wykonaj poniższy eksperyment.

Reakcja wodorotlenku sodu z kwasem chlorowodorowym
Doświadczenie 1
R1aGi3gfziLTZ
Problem badawczy: Czy wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowym(V)?. Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją. Hipoteza 1: Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowym(V). Hipoteza 2: Wodorotlenek sodu nie reaguje z kwasem azotowym(V). Twój wybór: (Wybierz: Hipoteza 1., Hipoteza 2.). Co będzie potrzebne: kolba stożkowa; pipeta Pasteura; parowniczka; palnik spirytusowy; zapałki; statyw; pręcik szklany; rozcieńczony roztwór wodorotlenku sodu; rozcieńczony roztwór kwasu azotowego(V); alkoholowy roztwór fenoloftaleiny; uniwersalny papierek wskaźnikowy. Instrukcja: Do kolby stożkowej wlej kilkadziesiąt cm3 roztworu wodorotlenku sodu. Dodaj kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny. Do roztworu wodorotlenku dodawaj kroplami, za pomocą pipety, roztwór kwasu azotowego(V). Stale mieszaj zawartość kolby stożkowej. Obserwuj zachodzące zmiany. Zakończ doświadczenie, gdy dostrzeżesz zmiany. Przenieś roztwór do parownicy. Ogrzewaj delikatnie parownicę i odparuj jej zawartość do sucha. Porównaj pozostałość w parownicy ze stałym wodorotlenkiem sodu. Dodaj wodę do osadu, a następnie zbadaj odczyn powstałego roztworu za pomocą uniwersalnego papierka wskaźnikowego.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, które polegało na sprawdzeniu, czy wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowymV. Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.

Problem badawczy:

Czy wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowymV?

Hipoteza:

Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowymV.

Co było potrzebne:

  • kolba stożkowa;

  • pipeta Pasteura;

  • parowniczka;

  • palnik spirytusowy;

  • zapałki;

  • statyw;

  • pręcik szklany;

  • rozcieńczony roztwór wodorotlenku sodu;

  • rozcieńczony roztwór kwasu azotowegoV;

  • alkoholowy roztwór fenoloftaleiny;

  • uniwersalny papierek wskaźnikowy.

Przebieg doświadczenia:

Do kolby stożkowej wlano kilkadziesiąt cm3 roztworu wodorotlenku sodu, a następnie dodano do niego kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny. Do roztworu wodorotlenku, za pomocą pipety, dodawano kroplami roztwór kwasu azotowegoV. Stale mieszano zawartość kolby stożkowej i obserwowano zachodzące zmiany. Doświadczenie zakończono, gdy dostrzeżono zmiany. Roztwór przeniesiono do parownicy i ogrzewano delikatnie, aż zawartość została odparowana do sucha. Porównano pozostałość w parownicy ze stałym wodorotlenkiem sodu. Dodano wodę do osadu, a następnie zbadano odczyn powstałego roztworu za pomocą uniwersalnego papierka wskaźnikowego.

Obserwacje:

Początkowo roztwór w kolbie zabarwił się na malinowo. Podczas dodawania roztworu kwasu azotowegoV, po pewnym czasie nastąpiło odbarwienie roztworu. Po odparowaniu wody z roztworu, powstała biała substancja stała, która wyglądem nie przypominała substancji użytych do reakcji. Uniwersalny papierek wskaźnikowy nie zmienił swojego zabarwienia.

Wnioski:

Wodorotlenek sodu przereagował z kwasem azotowymV. W wyniku tej reakcji powstała nowa substancja – azotanV sodu oraz woda. Przemianę tę opisuje poniższe równanie:

HNO3+NaOHNaNO3+H2O

Jeżeli nie masz możliwości samodzielnego wykonania doświadczenia obejrzyj poniższy film.

RKCnN9zNWkRFK
Na filmie ukazano, jaką barwę przybiera roztwór wodorotlenku sodu pod wpływem fenoloftaleiny. Przedstawiono również przebieg oraz produkty reakcji wodorotlenku sodu z kwasem solnym.
1
Polecenie 1
R1DK3OFMZyRVg
Obserwacje: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 1
R2MC6dR4bfFie
Wybierz poprawne dokończenie poniższego zdania.

Odbarwienie roztworu w kolbie świadczy o tym, że miał on odczyn: Możliwe odpowiedzi: 1. kwasowy., 2. obojętny., 3. zasadowy.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Na podstawie powyższego eksperymentu można stwierdzić, że kwas azotowy(V) reaguje z wodorotlenkiem sodu, a w wyniku reakcji powstaje nowa substancja. Można też zauważyć, że po przeprowadzeniu reakcji otrzymano roztwór o odczynie obojętnym. Czy można pokusić się o bardziej ogólne stwierdzenie, że kwasy reagują z wodorotlenkami? Aby to sprawdzić, wykonaj kolejny eksperyment.

Zbadanie, czy nierozpuszczalne w wodzie wodorotlenki reagują z kwasami – na przykładzie reakcji wodorotlenków: miedziII, żelazaIII, magnezu, glinu z kwasem solnym, siarkowymVI i azotowymV
Doświadczenie 2
RaGTd65Lhhr7Y
Problem badawczy Czy słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami?. Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie ją zweryfikuj. Hipoteza 1: Słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami. Hipoteza 2: Słabo rozpuszczalne wodorotlenki nie reagują z kwasami. Twój wybór: (Wybierz: Hipoteza 1., Hipoteza 2.). Co będzie potrzebne: probówki; pipety Pasteura; pręciki szklane; przygotowane przez nauczyciela tuż przed wykonaniem doświadczenia wodorotlenki: - miedzi(II), - żelaza(III), - magnezu (otrzymane np. w wyniku reakcji chlorków: miedzi(II), żelaza(III), magnezu z wodorotlenkiem sodu lub potasu); rozcieńczone roztwory kwasów: chlorowodorowego, siarkowego(VI), azotowego(V). Instrukcja: Zawiesinę (1-2 cm3) każdego z badanych wodorotlenków umieść w trzech probówkach. Do każdej z probówek dodaj inny kwas: do pierwszej – kwas chlorowodorowy, do drugiej – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI), do trzeciej – wodny roztwór kwasu azotowego(V). Obserwuj, co dzieje się z wodorotlenkami po dodaniu każdej z cieczy.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, polegające na sprawdzeniu, czy słabo rozpuszczalne w wodzie wodorotlenki reagują z kwasami. Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.

Problem badawczy:

Czy słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami?

Hipoteza:

Słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami.

Co było potrzebne:

  • probówki;

  • pipety Pasteura;

  • pręciki szklane;

  • przygotowane przez nauczyciela tuż przed wykonaniem doświadczenia wodorotlenki: miedziII, żelazaIII, magnezu (otrzymane np. w wyniku reakcji chlorków: miedziII, żelazaIII, magnezu z wodorotlenkiem sodu lub potasu);

  • rozcieńczone roztwory kwasów: chlorowodorowego, siarkowegoVI, azotowegoV.

Przebieg doświadczenia:

Zawiesinę (1-2 cm3) każdego z badanych wodorotlenków umieszczono w trzech probówkach. Do każdej z probówek dodano inny kwas: do pierwszej – kwas chlorowodorowy, do drugiej – wodny roztwór kwasu siarkowegoVI, do trzeciej – wodny roztwór kwasu azotowegoV. Obserwowano, co dzieje się z wodorotlenkami po dodaniu każdej z cieczy.

Obserwacje:VI

W miarę dodawania kwasu chlorowodorowego, wodnego roztworu kwasu siarkowego ( VI )  oraz wodnego roztworu kwasu azotowego ( V )  do zawiesin wodorotlenków: miedzi ( II ) , żelaza ( III ) , magnezu, następowało roztwarzanie osadów wodorotlenków. Powstały klarowne roztwory: barwy niebieskiej w przypadku probówki z wodorotlenkiem miedzi(II), barwy żółtej w przypadku probówki z wodorotlenkiem żelaza(III) i bezbarwny w przypadku probówki z wodorotlenkiem magnezu. W miarę dodawania kwasu chlorowodorowego, wodnego roztworu kwasu siarkowego

Wnioski:

Wszystkie badane wodorotlenki przereagowały z kwasami.

1
Polecenie 2
Rv3jxt2AUCm9i
Obserwacje: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 2
RqSc2Dn4k2rSz
Dopasuj zawartości probówek do barw, jakie przyjęły. wodorotlenek miedziII i kwas chlorowodorowy Możliwe odpowiedzi: 1. żółty, 2. bezbarwny, 3. niebieski wodorotlenek żelazaIII i wodny roztwór kwasu siarkowegoVI Możliwe odpowiedzi: 1. żółty, 2. bezbarwny, 3. niebieski wodorotlenek magnezu i wodny roztwór kwasu azotowegoV Możliwe odpowiedzi: 1. żółty, 2. bezbarwny, 3. niebieski
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Przeprowadzony eksperyment pokazuje, że różne kwasy reagują z różnymi wodorotlenkami, a w wyniku tych reakcji powstają nowe substancje.

Przeprowadzone reakcje to przykłady reakcji zobojętnienia.

Należy jednak dodać, że nie wszystkie kwasy będą reagowały ze wszystkimi wodorotlenkami, jednakże większość poznanych kwasów i wodorotlenków na tym etapie edukacji będzie tym reakcjom ulegać.

Jak przebiega reakcja zobojętniania?

Rozważmy trzy przypadki

Reakcja pomiędzy roztworami kwasu i wodorotlenku, w wyniku której nie wytrąca się osad.

Polecenie 3

Zastanów się, jaki będzie wynik reakcji, jeżeli zmieszamy ze sobą roztwory kwasu solnego i wodorotlenku sodu w obecności fenoloftaleiny.

RIpyvS9dX6Ge3
W roztworze wodnym wodorotlenku sodu i kwasie chlorowodorowym występują jony Na+, OH-, H+ oraz Cl-, otaczane przez cząsteczki wody.
Źródło: dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
R4VWv37ddwnoj
Ćwiczenie 1
Przeczytaj na głos poniższy tekst, a następnie zaznacz kolorem czerwonym nazwy jonów dodatnich oraz niebieskim nazwy jonów ujemnych.

Przebieg reakcji można przedstawić w postaci równania:

kwas chlorowodorowy + wodorotlenek sodu chlorek sodu + woda

HCl+NaOHNaCl+H2O

Faktycznie w roztworach substratów są obecne jony i to one biorą udział w reakcji, dlatego też stosuje się zapis jonowy w celu dokładniejszego opisu procesu. Zatem powyższą reakcję opisujemy w postaci następujących równań jonowych:

Zapis jonowy pełnypełny zapis jonowyZapis jonowy pełnyH3O++Cl-+Na++OH-Na++Cl-+2H2O

Zapis jonowy pełnypełny zapis jonowyZapis jonowy pełny - uproszczony:  H + + Cl + Na + + OH Cl + Na + + H 2 O

Ważne!

Zapis jonowy pełny równania reakcji - zapis równania reakcji, w którym uwzględnia się wszystkie indywidua (jony, cząsteczki) obecne w roztworach substratów i produktów,  również te, które nie biorą bezpośrednio udziału w reakcji.

Po zmieszaniu roztworów zareagowały ze sobą tylko jony H₃OIndeks górny + i jony OHIndeks górny –, natomiast jony NaIndeks górny + oraz ClIndeks górny – w dalszym ciągu pozostały w roztworze. W takim przypadku możemy je pominąć w równaniu reakcji, gdyż nie są istotne dla przebiegu procesu i zapisać równanie w postaci jonowej skróconej:

Zapis jonowy skróconyskrócony zapis jonowyZapis jonowy skróconyH3O++OH-2H2O

Zapis jonowy skróconyskrócony zapis jonowyZapis jonowy skrócony - uproszczony: H++OH-H2O

Ważne!

Zapis jonowy skrócony równania reakcji - zapis równania reakcji, w którym uwzględnia się tylko indywidua bezpośrednio biorące udział w reakcji chemicznej. W zapisie pomija się pozostałe reagenty obecne w roztworze, które nie biorą bezpośrednio udziału w reakcji.

W podobny sposób możemy opisać przebieg reakcji z doświadczenia 1 - reakcji kwasu azotowego(V) z wodorotlenkiem sodu. Zarówno kwas azotowy(V) jak i wodorotlenek sodu w wodzie są zdysocjowane i w ich wodnych roztworach obecne są jony.

Zapis tego procesu w formie cząsteczkowej:

HNO3+NaOHNaNO3+H2O

Zapis jonowy pełny:  H 3 O + + NO 3 + Na + + OH Na + + NO 3 + 2 H 2 O

Zapis jonowy pełny - uproszczony:  H + + NO 3 + Na + + OH NO 3 + Na + + H 2 O

Zapis jonowy skrócony: H3O++OH-2H2O

Zapis jonowy skrócony - uproszczony: H++OH-H2O

Równania jonowe skrócone pokazują, że podczas reakcji wodorotlenku sodu zarówno z  kwasem chlorowodorowym, jak i azotowym(V) reagują tylko dwa jony – kation oksoniowy  i anion wodorotlenkowy – które razem tworzą cząsteczkę wody.

Jak pamiętamy, aniony wodorotlenkowe odpowiadają za odczyn zasadowy, natomiast kationy wodoru za odczyn kwasowy. Odczyn roztworu, który powstał po reakcji był obojętny. Dlatego właśnie reakcję między kwasem a wodorotlenkiem nazwano reakcją zobojętniania. Czasami określa się ją mianem reakcji neutralizacji.

Ważne!

REAKCJA ZOBOJĘTNIANIAreakcja zobojętnianiaREAKCJA ZOBOJĘTNIANIA ‒ reakcja pomiędzy jonami oksoniowymi (w uproszczeniu wodorowymi) i jonami wodorotlenkowymi. W jej wyniku powstaje produkt o odczynie obojętnym – woda: HIndeks dolny 3OIndeks górny + + OHIndeks górny – → 2HIndeks dolny 2O.

1
Polecenie 4
RA8obNO5ctGsf
Odpowiedź:.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 4
R1AzJ6BlbtiP7
Wybierz poprawnie zapisane równanie reakcji wodorotlenku wapnia z chlorowodorem. Możliwe odpowiedzi: 1. CaOH2+HClCaCl2+H2O, 2. CaOH2+2 HClCaCl+2 H2O, 3. CaOH2+HClCaCl+H2O, 4. 2 CaOH2+2 HCl2 CaCl+H2O
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Reakcja trudnorozpuszczalnego w wodzie wodorotlenku z kwasem

Polecenie 5

Przeanalizuj kolejne etapy reakcji kwasu chlorowodorowego z wodorotlenkiem miedzi(II)  przedstawione na ilustracjach poniżej.

Porównaj zawartości probówek przed reakcją i po reakcji i zastanów się, w jaki sposób można opisać te reakcje za pomocą równań reakcji na poziomie jonowym.

R12uaDQiG28bV1
Trudno rozpuszczalny w wodzie wodorotlenek miedziII reaguje z kwasem chlorowodorowym.
Źródło: dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Jak widać wodorotlenek biorący udział w reakcji jest w postaci osadu, który słabo rozpuszcza się w wodzie, więc także znikoma jest dysocjacja elektrolityczna tego wodorotlenku. Dlatego,  ujęciu jonowym nie zapisujemy go w formie jonów. Zapis równania będzie więc wyglądał następująco:

Zapis jonowy pełny: Cu ( OH ) 2 + 2 H 3 O + + 2Cl   Cu 2 + + 2Cl + 4 H 2 O

Zapis jonowy pełny - uproszczony: Cu ( OH ) 2 + 2 H + + 2Cl   Cu 2 + + 2Cl + 2 H 2 O

Zapis jonowy skrócony: Cu ( OH ) 2 + 2 H 3 O + Cu 2+ + 4 H 2 O

Zapis jonowy skrócony - uproszczony: Cu ( OH ) 2 + 2 H + Cu 2+ + 2 H 2 O

Z uwagi na fakt, że wynik reakcji był dobrze widoczny (zanik osadu), w tym przypadku nie było konieczności dodawania dodatkowego wskaźnika.

W podobny sposób można zapisać równania reakcji dla wszystkich procesów, które zaszły w przeprowadzonym wcześniej doświadczeniu 2

Równania reakcji w formie cząsteczkowej dla zachodzących procesów można zapisać następująco:

dla wodorotlenku miedzi(II)

CuOH2+H2SO4CuSO4+2H2O

CuOH2+2HNO3CuNO32+2H2O

dla wodorotlenku żelazaIII:

FeOH3+3HClFeCl3+3H2O

2FeOH3+3H2SO4Fe2SO43+6H2O

FeOH3+3HNO3FeNO33+3H2O

dla wodorotlenku magnezu:

MgOH2+2HClMgCl2+2H2O

MgOH2+H2SO4MgSO4+2H2O

MgOH2+2HNO3MgNO32+2H2O

Reakcja pomiędzy roztworami kwasu i wodorotlenku, w wyniku której wytrąca się osad

Rozważmy jeszcze jeden przypadek.

Jeżeli do probówki nalejesz ok. 1 cm³ rozcieńczonego roztworu wodorotlenku baru oraz kilka kropli fenoloftaleiny, a następnie dodasz kroplami rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego(VI) zaobserwujesz praktycznie natychmiast, że fenoloftaleina uległa odbarwieniu, a także dodatkowo pojawił się w probówce biały osad.

Równanie reakcji przybiera postać:

Ba ( OH ) 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2 H 2 O

Strzałka z grotem skierowanym w dół umieszczona przy wzorze substancji informuje, że w wyniku reakcji substancja ta wydzieliła się w postaci osadu.

W tym przypadku osad pochodzi od związku chemicznego, który zaliczamy do soli.

W tym przypadku wszystkie jony weszły w reakcję ze sobą. Uwidoczniło się to odbarwieniem fenoloftaleiny oraz wytrąceniem osadu, dlatego w równaniu po stronie produktów nie ma zapisanych jonów. Ponadto zapis jonowy skrócony tej reakcji będzie więc taki sam, jak zapis jonowy, czyli:

Zapis jonowy pełny: BaIndeks górny 2+ + 2OHIndeks górny - + 2HIndeks dolny 3OIndeks górny + + SOIndeks dolny 4Indeks górny 2- → BaSO₄↓+ 4HIndeks dolny 2O

Zapis jonowy pełny - uproszczony: BaIndeks górny 2+ + 2OHIndeks górny - + 2HIndeks górny + + SOIndeks dolny 4Indeks górny 2- → BaSO₄↓+ 2HIndeks dolny 2O

Ważne!

SOLE – związki chemiczne zbudowane z dodatnich jonów (kationów) metali lub dodatnich jonów (kationów), które są grupą atomów, oraz ujemnych jonów (anionów) reszty kwasowej.

Czy można kwasem i wodorotlenkiem posolić zupę?

Już wiesz, że w reakcji zobojętnieniareakcja zobojętnianiareakcji zobojętnienia powstaje sól i woda. W tych reakcjach, których bezpośrednio nie wydziela się osad, w roztworze znajduje się mieszanina odpowiednich jonów, a sól w postaci stałej otrzymamy, gdy odparujemy z tego roztworu wodę.

Mieszając w odpowiednich proporcjach roztwory kwasu solnego i wodorotlenku sodu, można posolić zupę, gdyż finalnie powstanie wodny roztwór chlorku sodu, czyli soli kuchennej. W praktyce jednak taka procedura wymagałaby odczynników o odpowiedniej czystości, precyzyjnych obliczeń, dokładności w sporządzaniu roztworów i wykonania reszty eksperymentu bez dodatkowych wskaźników (np. użyta w doświadczeniu fenoloftaleina ma właściwości przeczyszczające, więc nie może być zastosowana w zupie). Zmieszanie substratów w niewłaściwych ilościach mogłoby skończyć się poważnym uszczerbkiem na zdrowiu. Taki sposób solenia zupy, mimo że możliwy do realizacji, warto więc zostawić w sferze rozważań teoretycznych.

Wykorzystanie reakcji zobojętniania

Zapoznaj się z poniższą galerią grafik, aby przejść do następnej grafiki, kliknij strzałkę z boku obrazka.

1
Polecenie 6

Wyjaśnij, dlaczego w składzie leków, które zobojętniają kwas chlorowodorowy (kwas solny) w żołądku, nie ma wodorotlenku sodu.

R12A8GAjVvOAk
Odpowiedź: {duzepoe}.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Podsumowanie

Polecenie 7

W celu podsumowania najważniejszych informacji z obejrzyj film i zastanów się, czy wszystkie treści są dla Ciebie zrozumiałe. W razie potrzeby prześledź materiał ponownie.

REnww3X0nECRP1
Film nawiązujący do treści materiału - przedstawia otrzymywanie soli w wyniku odpowiednich reakcji.
  • W roztworze wodnym wodorotlenki reagują z kwasami

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

  • W wyniku reakcji zobojętniania powstają sole oraz woda

Słownik

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 sólsólkwasem a wodorotlenkiem, która polega na reakcji kationów hydroniowych 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

bg‑gold

Notatnik

RwrUSAFAJrnd8
(Uzupełnij).
sól
sól

związek chemiczny o budowie jonowej, składający się z kationów msolesoleetali i anionów reszty kwasowej