Номер 219, страница 124 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.219. Для определения в растворе ацетат-ионов используют следующий метод: к анализируемому раствору добавляют этанол и концентрированную серную кислоту, после чего реакционную смесь нагревают и выливают в холодную воду. О наличии ацетат-ионов судят по образованию вещества X с характерным запахом. Определите вещество X и запишите уравнения реакций, использующихся в данном методе.

Решение

Описанный метод является качественной реакцией на ацетат-ионы ($CH_3COO^-$), основанной на реакции этерификации. Присутствие ацетат-ионов в анализируемом растворе приводит к образованию сложного эфира с характерным запахом.

Процесс протекает в два этапа:

1. Концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) является сильной кислотой и, при добавлении к раствору, содержащему соль уксусной кислоты (например, ацетат натрия $CH_3COONa$), вытесняет из нее более слабую уксусную кислоту ($CH_3COOH$).

Уравнение реакции (на примере ацетата натрия):
$2CH_3COONa + H_2SO_4 \rightarrow 2CH_3COOH + Na_2SO_4$
Или в сокращенном ионном виде:
$CH_3COO^- + H^+ \rightarrow CH_3COOH$

2. Образовавшаяся уксусная кислота реагирует с добавленным этанолом ($C_2H_5OH$). Эта реакция, называемая этерификацией, катализируется концентрированной серной кислотой и ускоряется при нагревании. В результате образуется сложный эфир — этилацетат ($CH_3COOC_2H_5$) — и вода. Этилацетат и есть искомое вещество X. Он обладает характерным резким фруктовым запахом.

Уравнение реакции этерификации:
$CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons_{H_2SO_4 (конц.), t} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

Роль концентрированной серной кислоты в этой реакции двойная: она служит катализатором и водоотнимающим агентом, связывая образующуюся воду и смещая равновесие реакции в сторону образования продукта (эфира). Выливание смеси в холодную воду необходимо, так как этилацетат плохо растворим в воде, и при этой процедуре он выделяется, а его запах становится более отчетливым.

Ответ: Вещество X — этилацетат ($CH_3COOC_2H_5$). Уравнения реакций, использующихся в данном методе:
1. $CH_3COO^- + H^+ \rightarrow CH_3COOH$
2. $CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons_{H_2SO_4 (конц.), t} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$