Номер 4, страница 133 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Взаимодействие уксусной кислоты со спиртами. В пробирку налейте 2 мл раствора уксусной кислоты. Прилейте 2 мл изопентилового спирта $(CH_3)_2CHCH_2CH_2OH$. Затем осторожно добавьте 1 мл концентрированной серной кислоты. Пробирку закройте пробкой с длинной стеклянной трубкой-холодильником. Смесь осторожно подогрейте на водяной бане.

После охлаждения добавьте к содержимому пробирки несколько миллилитров воды. При этом образуются маслянистые капли нерастворимого в воде изопентилового эфира уксусной кислоты с характерным запахом грушевой эссенции.

• Какие свойства уксусной кислоты сходны со свойствами минеральных кислот?

• Какие вещества образуются при взаимодействии уксусной кислоты с основаниями? При помощи каких опытов это можно доказать?

• Какие вещества образуются при взаимодействии уксусной кислоты со спиртами? Напишите уравнение соответствующей реакции.

Какие свойства уксусной кислоты сходны со свойствами минеральных кислот?

Уксусная кислота, как и минеральные кислоты, обладает рядом общих кислотных свойств, обусловленных наличием подвижного атома водорода в карбоксильной группе ($-COOH$), который способен отщепляться в виде протона ($H^+$) в водных растворах. Основные сходные свойства:

Диссоциация в воде: Уксусная кислота, хотя и является слабой, диссоциирует в воде с образованием ионов водорода (катионов гидроксония) и ацетат-анионов, что и определяет ее кислотные свойства:
$CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$

Взаимодействие с индикаторами: Как и сильные минеральные кислоты, уксусная кислота изменяет цвет индикаторов, например, окрашивает лакмус и метилоранж в красный цвет.

Реакция с активными металлами: Взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, с выделением газообразного водорода и образованием соли (ацетата):
$2CH_3COOH + Mg \rightarrow (CH_3COO)_2Mg + H_2\uparrow$

Реакция с основными и амфотерными оксидами: Реагирует с оксидами металлов с образованием соли и воды:
$2CH_3COOH + CuO \rightarrow (CH_3COO)_2Cu + H_2O$

Реакция с основаниями (реакция нейтрализации): Вступает в реакцию с щелочами и нерастворимыми основаниями, образуя соль и воду:
$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

Реакция с солями более слабых кислот: Вытесняет более слабые кислоты из их солей. Например, реагирует с карбонатами с выделением углекислого газа:
$2CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ: Сходные свойства уксусной и минеральных кислот включают способность диссоциировать в воде с образованием катионов водорода, изменять цвет индикаторов, реагировать с активными металлами, основными оксидами, основаниями и солями более слабых кислот.

Какие вещества образуются при взаимодействии уксусной кислоты с основаниями? При помощи каких опытов это можно доказать?

При взаимодействии уксусной кислоты с основаниями (например, с гидроксидом натрия $NaOH$) происходит реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль — ацетат, и вода.
$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa \text{ (ацетат натрия)} + H_2O$

Доказать протекание этой реакции и образование данных продуктов можно с помощью следующих опытов.

Во-первых, доказательство нейтрализации: в раствор щелочи ($NaOH$) добавить несколько капель индикатора фенолфталеина, и раствор окрасится в малиновый цвет. Затем по каплям добавлять раствор уксусной кислоты до тех пор, пока окраска не исчезнет. Обесцвечивание раствора свидетельствует о том, что щелочная среда была нейтрализована кислотой. Также в ходе реакции выделяется теплота, что можно зафиксировать термометром.

Во-вторых, доказательство образования соли: полученный после нейтрализации бесцветный раствор можно выпарить на водяной бане. На дне емкости останется белый кристаллический осадок — это и есть соль, ацетат натрия.

Ответ: При взаимодействии уксусной кислоты с основаниями образуются соль (ацетат) и вода. Доказать это можно, проведя реакцию нейтрализации в присутствии индикатора (например, фенолфталеина) и последующим выпариванием воды для получения кристаллической соли.

Какие вещества образуются при взаимодействии уксусной кислоты со спиртами? Напишите уравнение соответствующей реакции.

При взаимодействии уксусной кислоты со спиртами происходит реакция этерификации. В результате этой реакции образуется сложный эфир и вода. Реакция является обратимой и катализируется сильными кислотами (например, концентрированной серной кислотой), которая также является водоотнимающим средством, смещающим равновесие в сторону продуктов.

В описанном в задании опыте уксусная кислота ($CH_3COOH$) реагирует с изопентиловым спиртом ($(CH_3)_2CHCH_2CH_2OH$). Продуктами реакции являются изопентилацетат (сложный эфир, обладающий запахом грушевой эссенции) и вода ($H_2O$).

Уравнение реакции:
$CH_3COOH + (CH_3)_2CHCH_2CH_2OH \rightleftharpoons^{H_2SO_4, t} CH_3COOCH_2CH_2CH(CH_3)_2 + H_2O$

Ответ: При взаимодействии уксусной кислоты со спиртами образуются сложный эфир и вода. Уравнение реакции уксусной кислоты с изопентиловым спиртом: $CH_3COOH + (CH_3)_2CHCH_2CH_2OH \rightleftharpoons^{H_2SO_4, t} CH_3COOCH_2CH_2CH(CH_3)_2 + H_2O$.