Условие
К раствору гидроксида калия прилили раствор серной кислоты. Напиши уравнение реакции, назови продукты и объясни, почему реакцию называют нейтрализацией. Отдельно ответь, как с помощью индикатора убедиться, что кислота и щёлочь прореагировали полностью.
Что известно и что ищем
- Известно, что щёлочь даёт щелочную среду, кислота — кислую, а индикаторы меняют окраску в зависимости от среды.
- Известно, что при взаимодействии кислоты с основанием образуются соль и вода.
- Ищем уравнение с верными коэффициентами и объяснение, почему среда в конце опыта становится нейтральной.
Ход решения
- Шаг 1. Определяем классы веществ. KOH — растворимое основание, H₂SO₄ — двухосновная кислота. Значит, реакция идёт между основанием и кислотой, то есть относится к реакциям обмена.
- Шаг 2. Записываем продукты. Металл из основания соединяется с кислотным остатком и даёт соль — сульфат калия K₂SO₄, а водород кислоты соединяется с гидроксильной группой основания и даёт воду. Уравнение: 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O.
- Шаг 3. Уравниваем коэффициенты. Серная кислота двухосновная, поэтому на неё нужны два гидроксида калия: тогда и калия с обеих сторон по два, и водорода по четыре, и кислорода по шесть. Без коэффициента 2 перед KOH в правой части оказалось бы два калия вместо одного.
- Шаг 4. Объясняем название. «Нейтрализация» — потому что исчезают оба «противоположных» свойства: щелочная среда от основания и кислая от кислоты. В растворе остаётся соль, которая среду почти не меняет, поэтому среда становится нейтральной.
- Шаг 5. Разбираем проверку индикатором. До опыта лакмус в щёлочи синеет, в кислоте краснеет. Если приливать кислоту по каплям и следить за индикатором, в какой-то момент окраска станет фиолетовой — это признак нейтральной среды. Добавили лишнюю кислоту — окраска снова станет красной, значит раствор перекислён.
- Шаг 6. Формулируем вывод. Реакция нейтрализации — это частный, но самый наглядный случай взаимодействия кислоты и основания; её результат всегда соль и вода, а коэффициенты определяются основностью кислоты и числом гидроксильных групп в основании.
Проверь себя
- Ответ: 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O; продукты — сульфат калия и вода; среда после полной нейтрализации нейтральная, индикатор показывает это изменением окраски.
- Проверка вывода: пересчитайте атомы каждого элемента в готовом уравнении. Отдельный контроль — заряды: в левой части два «плюса» от двух калиев и «два минуса» от сульфата, в правой части то же самое. Если баланс не сходится, где-то потерян коэффициент.
- Ловушка: писать продуктом воду и «кислоту в остатке». Кислота расходуется полностью только при точном соотношении; если её больше, реакция остановится, но название у неё всё равно то же. И вторая частая ошибка — забывать, что у серной кислоты два водорода, поэтому и воды в продуктах две молекулы.
Как объяснить ребёнку
«Щёлочь и кислота — как две противоположности, которые друг друга гасят. Встретились — и от щёлочи, и от кислоты ничего характерного не осталось: получились соль и вода, а среда стала ни кислой, ни щелочной. Индикатор здесь работает как лакмусовая проверка: пока он синий — щёлочь ещё есть, покраснел — перебор с кислотой, стал фиолетовым — самое время остановиться».
Тема для отчёта родителю
«Реакция нейтрализации: взаимодействие кислоты с основанием, определение среды индикатором».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.