Свойства бензойной кислоты, страница 164 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Свойства бензойной кислоты

1. Поместите в пробирку 1 г бензойной кислоты и прилейте 2 мл воды, перемешайте раствор. Наблюдаете ли вы полное растворение?

2. Осторожно нагрейте раствор на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Образовавшийся раствор охладите, оставив его остывать при комнатной температуре или внеся дно пробирки под струю холодной воды. Что наблюдаете? Сделайте вывод о зависимости растворимости бензойной кислоты от температуры.

3. Пользуясь индикатором, определите кислотность среды раствора бензойной кислоты.

4. Получите бензоат натрия, прибавляя по каплям раствор бензойной кислоты к 5%-му раствору карбоната натрия.

1. Поместите в пробирку 1 г бензойной кислоты и прилейте 2 мл воды, перемешайте раствор. Наблюдаете ли вы полное растворение?

При смешивании 1 г бензойной кислоты с 2 мл воды и последующем перемешивании наблюдается образование белой мутной взвеси (суспензии). Полного растворения не происходит. Бензойная кислота является малорастворимым в холодной воде веществом. Её растворимость при комнатной температуре (около 20°C) составляет всего 0,29 г на 100 мл воды. Таким образом, в 2 мл воды может раствориться лишь около $0,0058$ г кислоты, что значительно меньше добавленного 1 грамма. Основная масса вещества остается в виде белого кристаллического осадка.

Ответ: Полное растворение не наблюдается, образуется суспензия.

2. Осторожно нагрейте раствор на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Образовавшийся раствор охладите, оставив его остывать при комнатной температуре или внеся дно пробирки под струю холодной воды. Что наблюдаете? Сделайте вывод о зависимости растворимости бензойной кислоты от температуры.

При осторожном нагревании суспензии на пламени спиртовки наблюдается постепенное растворение белых кристаллов бензойной кислоты. Это происходит потому, что растворимость бензойной кислоты в воде сильно увеличивается с повышением температуры (при 95°C она составляет уже 5,6 г на 100 мл воды). В результате нагревания образуется прозрачный бесцветный раствор.

При последующем охлаждении горячего раствора (либо медленно при комнатной температуре, либо быстро под струей холодной воды) наблюдается обратный процесс: из раствора начинают выпадать белые блестящие кристаллы. При медленном охлаждении образуются красивые игольчатые или пластинчатые кристаллы. Это явление называется кристаллизацией (или перекристаллизацией).

Вывод: растворимость бензойной кислоты в воде находится в прямой зависимости от температуры. С повышением температуры растворимость значительно возрастает, а с понижением — резко падает.

Ответ: При нагревании бензойная кислота растворяется, образуя прозрачный раствор. При охлаждении она вновь выпадает в осадок в виде кристаллов. Вывод: растворимость бензойной кислоты в воде увеличивается при повышении температуры и уменьшается при её понижении.

3. Пользуясь индикатором, определите кислотность среды раствора бензойной кислоты.

Бензойная кислота ($C_6H_5COOH$) — это слабая органическая кислота. При растворении в воде она подвергается обратимой диссоциации, в результате чего в растворе появляются ионы водорода ($H^+$), которые и обуславливают кислую среду.

Уравнение диссоциации: $C_6H_5COOH \rightleftharpoons C_6H_5COO^- + H^+$

Если в насыщенный раствор бензойной кислоты добавить несколько капель универсального индикатора, он окрасится в желто-оранжевый цвет, что соответствует слабокислой среде (pH ≈ 3–4). Индикатор лакмус в этой среде станет красным, а метилоранж — розовым.

Ответ: Раствор бензойной кислоты имеет кислую среду (pH < 7).

4. Получите бензоат натрия, прибавляя по каплям раствор бензойной кислоты к 5%-му раствору карбоната натрия.

При добавлении суспензии или раствора бензойной кислоты к раствору карбоната натрия ($Na_2CO_3$) происходит химическая реакция. Бензойная кислота является более сильной, чем угольная кислота ($H_2CO_3$), поэтому она вытесняет последнюю из ее соли. В ходе реакции наблюдается выделение пузырьков газа — это углекислый газ ($CO_2$), который образуется при разложении нестабильной угольной кислоты. Также в реакции образуется соль — бензоат натрия ($C_6H_5COONa$), которая хорошо растворима в воде, и сама вода.

Уравнение химической реакции:

$2C_6H_5COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2C_6H_5COONa + H_2O + CO_2\uparrow$

В результате реакции исходный осадок бензойной кислоты растворяется, так как образуется хорошо растворимый бензоат натрия.

Ответ: При добавлении бензойной кислоты к раствору карбоната натрия происходит реакция с выделением углекислого газа и образованием растворимой соли — бензоата натрия.