Лабораторный опыт 10, страница 287 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Глава 4. Кислородсодержащие органические соединения. Параграф 50. Функциональные производные карбоновых кислот - страница 287.

Условие.

Лабораторный опыт 10. Соли карбоновых кислот

1. Растворите в воде несколько кристалликов ацетата натрия. При помощи индикатора определите кислотность среды. К раствору по каплям прибавляйте 20%-ю серную кислоту до тех пор, пока среда не станет кислотной. Запах какого вещества вы ощущаете? Запишите уравнение реакции.

2. Проделайте аналогичный опыт со стеаратом натрия. Какое вещество выпадает в осадок?

3. К раствору стеарата натрия прилейте раствор хлорида кальция. Что наблюдаете? Объясните, почему хозяйственное мыло не мылится в жёсткой воде.

Решение.

Решение 2.

1. При растворении ацетата натрия ($CH_3COONa$) в воде происходит гидролиз по аниону, так как это соль, образованная слабой уксусной кислотой ($CH_3COOH$) и сильным основанием ($NaOH$).

Уравнение гидролиза в ионной форме:

$CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-$

В результате реакции в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$), что создает щелочную среду (pH > 7). Индикатор, например, лакмус, окрасится в синий цвет, а фенолфталеин — в малиновый.

При добавлении сильной серной кислоты ($H_2SO_4$) она вытесняет слабую уксусную кислоту из её соли. Происходит следующая реакция:

$2CH_3COONa + H_2SO_4 \rightarrow 2CH_3COOH + Na_2SO_4$

По мере добавления кислоты среда становится сначала нейтральной, а затем кислотной. В результате реакции образуется уксусная кислота ($CH_3COOH$), которая имеет характерный резкий запах уксуса. Именно этот запах и ощущается в ходе опыта.

Ответ: При растворении ацетата натрия среда становится щелочной из-за гидролиза. При добавлении серной кислоты ощущается запах уксуса, так как образуется уксусная кислота. Уравнение реакции: $2CH_3COONa + H_2SO_4 \rightarrow 2CH_3COOH + Na_2SO_4$.

2. Аналогичный опыт со стеаратом натрия ($C_{17}H_{35}COONa$) приводит к схожим результатам. Стеарат натрия — это соль слабой стеариновой кислоты ($C_{17}H_{35}COOH$) и сильного основания ($NaOH$), поэтому его водный раствор также имеет щелочную среду.

При добавлении серной кислоты происходит реакция вытеснения слабой кислоты из её соли:

$2C_{17}H_{35}COONa + H_2SO_4 \rightarrow 2C_{17}H_{35}COOH \downarrow + Na_2SO_4$

Стеариновая кислота ($C_{17}H_{35}COOH$) — это высшая карбоновая кислота, которая нерастворима в воде. Поэтому в ходе реакции она выпадает в виде белого, похожего на воск, осадка.

Ответ: В осадок выпадает стеариновая кислота ($C_{17}H_{35}COOH$).

3. При добавлении раствора хлорида кальция ($CaCl_2$) к раствору стеарата натрия ($C_{17}H_{35}COONa$) наблюдается образование белого творожистого осадка. Это происходит из-за реакции ионного обмена:

$2C_{17}H_{35}COONa_{(p-p)} + CaCl_{2(p-p)} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca_{\downarrow} + 2NaCl_{(p-p)}$

Образовавшийся стеарат кальция ($(C_{17}H_{35}COO)_2Ca$) является нерастворимым в воде соединением.

Хозяйственное мыло (основным компонентом которого являются натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот, например, стеарат натрия) не мылится в жёсткой воде именно по этой причине. Жёсткой называют воду с высоким содержанием ионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Когда мыло попадает в такую воду, растворимые соли натрия вступают в реакцию с ионами кальция и магния, образуя нерастворимые соли — стеараты кальция и магния. Эти нерастворимые соли не обладают моющим действием и выпадают в виде осадка ("мыльных хлопьев" или "мыльного шлака"), что препятствует образованию пены. Моющее действие мыла проявляется только после того, как все ионы жёсткости будут осаждены.

Ответ: Наблюдается образование белого творожистого осадка стеарата кальция. Хозяйственное мыло не мылится в жёсткой воде, так как содержащиеся в нём растворимые соли высших карбоновых кислот (стеараты натрия) реагируют с ионами кальция и магния, содержащимися в жёсткой воде, образуя нерастворимые соли (стеараты кальция и магния), которые выпадают в осадок и не обладают моющими свойствами.