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. ${Mg(OH)}_{2}, {Al(OH)}_{3}, {Fe(OH)}_{3}$ );
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

Do kolby stożkowej wlej kilkadziesiąt cmIndeks górny 3 roztworu wodorotlenku sodu.
Dodaj kilka kropli roztworu fenoloftaleiny.
Do roztworu wodorotlenku dodawaj kroplami, za pomocą pipety, kwas solny. Stale mieszaj zawartość kolby stożkowej.
Obserwuj zachodzące zmiany. Zakończ doświadczenie, gdy dostrzeżesz zmiany. Nie dodawaj zbyt dużo kropli kwasu solnego.
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 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 + H_{2} O

wodorotlenek sodu + kwas solny → chlorek sodu + woda

R118NzigPv9sw1

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

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

Zawiesinę (1–2 cmIndeks górny 3) każdego z badanych wodorotlenków umieść w 4 probówkach.
Do każdej z probówek dodaj inny kwas: do pierwszej – solny, do drugiej – siarkowy(VI), do trzeciej – azotowy(V).
Do czwartej probówki wlej podobną objętość wody (próbka kontrolna).
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 + H_{2} O

kwas chlorowodorowy + wodorotlenek sodu → chlorek sodu + woda

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

HCl \overset{H_{2} O}{\to} {H^{+} + Cl}^{-}

kwas chlorowodorowy

NaOH \overset{H_{2} O}{\to} {Na}^{+} + {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}^{+} + H_{2} O

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

R1Ke5twLuSUYR1

Ilustracja przedstawia dokładną analizę reakcji kwasu chlorowodorowego z wodorotlenkiem sodu zachodzącej w roztworze wodnym. W górnej części planszy znajduje się zapis reakcji w której związki reagujące ze sobą oraz jeden z produktów zapisane są w postaci jonów z uwagi na to, że w obecności wody uległy dysocjacji. Każda grupa jonów powstałych z jednego związku ujęta jest zieloną klamrą i opisana poniżej. Zapis reakcji wygląda więc tak: kationy wodorowe H plus i chlorkowe Cl minus pochodzące od kwasu chlorowodorowego reagują z kationami sodu i anionami wodorotlenowymi pochodzącymi od wodorotlenku sodu. W efekcie w roztworze powstają jony Cl minus oraz Na plus, które tworzą zdysocjowany chlorek sodu oraz H2O, czyli woda.

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

Ilustracja przedstawia tę samą reakcję jonową, co powyżej, ale jony Cl minus oraz Na plus, które tak naprawdę nie biorą udziału w reakcji są przekreślone czerwonymi krzyżykami. Jony, które pozostały w zapisie reakcji łączą się w elektrycznie obojętną wodę.

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

{H^{+} + OH}^{-} → H_{2} O

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.

RCZkgGa8mfxZz1

Pierwsza ilustracja galerii. Przedstawia rysunek dwóch kolb stożkowych wypełnionych przezroczystymi płynami, na których narysowano kulkowe modele jonów otoczonych dipolami cząsteczek wody. Obie kolby są podpisane. W przypadku kolby po lewej strony jest to roztwór wodorotlenku sodu, a zdysocjowane jony to Na plus i OH minus. Kolba po prawej stronie nosi podpis kwas solny, a zdysocjowane w niej jony to H plus oraz CL minus.

RfqtmZOyt40R41

Druga ilustracja galerii. Przedstawia rysunek procesu przelewania roztworu wodorotlenku sodu do kolby z kwasem solnym. Na obu kolbach naniesione są takie same modele swobodnych jonów i cząsteczek wody, jak w rysunku numer jeden.

R1NAtgrnPRzPA1

Trzecia ilustracja galerii. Przedstawia rysunek kolby stożkowej po wymieszaniu obu płynów. Kolba jest napełniona po szyjkę, znajdują się w niej swobodne jony Na plus oraz Cl minus otoczone dipolami cząsteczek wody oraz dużo swobodnych cząsteczek wody powstałych między innymi w wyniku reakcji zobojętniania.

iaTKwZWFVQ_d5e474

3. Przykłady reakcji między wodorotlenkami a kwasami

Rdz09ZiajZM4T1

Ilustracja składa się z trzech sąsiadujących ze sobą zdjęć. Na zdjęciu pierwszym z lewej znajduje się probówka unieruchomiona w łapie statywu. Na dnie probówki intensywnie niebieska zawiesina, najwyraźniej świeżo strącona, ponieważ wizualnie jednorodna. Podpis naniesiony na obraz obok niej informuje, że jest to wodorotlenek miedzi dwa. Zdjęcie środkowe prezentuje tę samą probówkę oraz statyw z minimalnie większej odległości. Dłoń eksperymentatora dodaje do probówki z pipety przezroczysty płyn. Podpis obok informuje, że jest to kwas solny. Pod wpływem kwasu zawiesina w probówce częściowo znika i płyn w pobliżu dna klaruje się. Trzecie zdjęcie przedstawia z bliska probówkę z zawartością wypełniającą ponad dwa razy większą przestrzeń niż wcześniej, co ilustruje, że ilość dodanego kwasu solnego była znaczna. Ciecz jest klarowna, przezroczysta i ma delikatnie niebieskozielone zabarwienie. Podpis obok głosi, że jest to chlorek miedzi dwa. Pod zdjęciami znajduje się zapis reakcji: Cu OH dwa razy wzięte plus dwie cząsteczki HCl reagują ze sobą tworząc CuCl2 oraz dwie cząsteczki H2O.

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
$KOH$ wodorotlenek potasu	$HCl$ kwas solny	$\to$	$H_{2} O$	$KCl$
$2 KOH$ wodorotlenek potasu	$H_{2} {SO}_{4}$ kwas siarkowy(VI)	$\to$	${2H}_{2} O$	$K_{2} {SO}_{4}$
$2 NaOH$ wodorotlenek sodu	$H_{2} {SO}_{3}$ kwas siarkowy(IV)	$\to$	${2H}_{2} O$	${Na}_{2} {SO}_{3}$
${Cu (OH)}_{2}$ wodorotlenek miedzi(II)	$H_{2} {SO}_{4}$ kwas siarkowy(VI)	$\to$	${2H}_{2} O$	$Cu {SO}_{4}$
${Cu (OH)}_{2}$ wodorotlenek miedzi(II)	${2HNO}_{3}$ kwas azotowy(V)	$\to$	${2H}_{2} O$	${Cu (NO}_{3})_{2}$
${Mg (OH)}_{2}$ wodorotlenek magnezu	$H_{2} {SO}_{4}$ kwas siarkowy(VI)	$\to$	${2H}_{2} O$	$Mg {SO}_{4}$
${Mg (OH)}_{2}$ wodorotlenek magnezu	${2HNO}_{3}$ kwas azotowy(V)	$\to$	$2 H_{2} O$	${Mg (NO}_{3})_{2}$
${2 Fe (OH)}_{3}$ wodorotlenek żelaza(III)	${3H}_{2} {SO}_{4}$ kwas siarkowy(VI)	$\to$	${6H}_{2} O$	${{Fe}_{2} (SO}_{4})_{3}$
${Fe (OH)}_{3}$ wodorotlenek żelaza(III)	$3HCl$ kwas solny	$\to$	$3 H_{2} O$	${FeCl}_{3}$
${Fe (OH)}_{3}$ wodorotlenek żelaza(III)	${3HNO}_{3}$ kwas azotowy(V)	$\to$	$3 H_{2} O$	${Fe (NO}_{3})_{3}$

R99JWUvrcxsnk1

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

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

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

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

reakcja zobojętniania

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

skrócony zapis jonowy

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

iaTKwZWFVQ_d5e727

Zadania

Ćwiczenie 1

R1Nv6CNYezt101

Uzupełnij luki w tekście. Wybierz właściwe określenia spośród podanych.

anionami wodorotlenkowymi, sodu i wody, anionami fosforanowymi(V), kationami sodu, woda, zobojętniania, chlorowodór, nie reaguje, reaguje, spalania, kwasu siarkowego(VI) z wodorotlenkiem sodu, kwasu solnego z wodorotlenkiem sodu, kationami wodoru, utleniania, wodoru i chloru, cząsteczkami wody, wodorotlenek sodu, anionami siarczanowymi(VI), sodu i chloru, anionami chlorkowymi, cząsteczkami wody, tlenek sodu

Kwas solny ...................................................................................... z wodorotlenkiem sodu. Chlorek sodu i ...................................................................................... są produktami reakcji ....................................................................................... Reakcje wodorotlenków z kwasami są przykładem reakcji ....................................................................................... Reakcja ta zachodzi między ...................................................................................... i .......................................................................................

Ćwiczenie 2

R1UHuaHbC5YcL1

Oceń, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.

	Prawda	Fałsz
Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem siarkowym(VI).	□	□
W reakcji zobojętniania powstają dwa produkty.	□	□
Wodorotlenek żelaza(III) nie reaguje z kwasem solnym.	□	□
Jednym z produktów reakcji wodorotlenku potasu z kwasem solnym jest woda.	□	□

Ćwiczenie 3

R16TebVlX3G2Y1

Wybierz substancje, które reagują z kwasem solnym.

wodorotlenek potasu, wodorotlenek magnezu, wodorotlenek miedzi(II), wodorotlenek sodu, wodorotlenek glinu, wodorotlenek żelaza(III)

reakcja zobojętniania z kwasem solnym

Ćwiczenie 4

REhQyD9sGY7dI1

Wskaż równanie reakcji zobojętniania kwasu solnego z wodorotlenkiem sodu.

$NaOH + HCl \to NaCl + H_{2} O$
$NaOH \overset{H_{2} O}{&xrarr;} {Na}^{+} + {OH}^{−}$
$HCl \overset{H_{2} O}{&xrarr;} H^{+} + {Cl}^{−}$
$KOH + HCl \to KCl + H_{2} O$

Ćwiczenie 5

R1QDONIcSySjy1

Wskaż równanie reakcji zobojętniania zachodzącej między wodorotlenkiem potasu a kwasem solnym.

$NaOH + HCl \to NaCl + H_{2} O$
$KOH \overset{H_{2} O}{&xrarr;} K^{+} + {OH}^{−}$
$HCl \overset{H_{2} O}{&xrarr;} H^{+} + {Cl}^{−}$
$KOH + HCl \to KCl + H_{2} O$

Ćwiczenie 6

Rw9e0U9o9pm6w1

Wskaż równanie, które przedstawia istotę reakcji zobojętniania.

${OH}^{−} {+ H}^{+} \to H_{2} O$
$KOH \overset{H_{2} O}{&xrarr;} {Na}^{+} + {OH}^{−}$
$HCl \overset{H_{2} O}{&xrarr;} H^{+} + {Cl}^{−}$
$H_{2} {SO}_{4} \overset{H_{2} O}{&xrarr;} {2H}^{+} + {SO}_{4}^{2 −}$
${2H}_{2} {+ O}_{2} \to {2H}_{2} O$

Ćwiczenie 7

R1NJ471GQqslF1

Dobierz współczynniki stechiometryczne reakcji wodorotlenku baru z kwasem siarkowym(VI), a następnie wskaż ich prawidłowy ciąg:
${Ba (OH)}_{2} {+ H}_{2} {SO}_{4} \to {BaSO}_{4} {+ H}_{2} O$

1, 1, 1, 2
2, 1, 2, 2
1, 1, 1, 1
1, 1, 1, 3
2, 1, 2, 1

Ćwiczenie 8

R19ROucd2NvwM1

Wskaż nazwę typu reakcji, do którego zalicza się reakcja zobojętniania.

Reakcja wymiany.
Reakcja syntezy.
Reakcja analizy.

Ćwiczenie 9

R1ehlmKCA2Wko1

Jak zmienia się odczyn roztworu, który powstaje w wyniku dodawania kwasu solnego do roztworu wodorotlenku sodu? Wskaż prawidłową odpowiedź.

pH roztworu maleje
pH roztworu rośnie
pH roztworu nie zmienia się

Zasady i kwasy – podsumowanie

Budowa soli i ich nazewnictwo

Reakcja zobojętniania