Номер 2, страница 213 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вопросы в параграфе. Параграф 47. Практическая работа 6. Распознавание пластмасс и волокон. Глава XI. Химия полимеров - номер 2, страница 213.

Условие.

2. В четырёх пакетах находятся волокна:

а) натуральный шёлк (или шерсть), вискоза, нитрон и лавсан;

б) хлопчатобумажная ткань, ацетатное волокно, вискоза и капрон.

Определите, какое вещество находится в каждом из пакетов.

Решение.

Решение 2.

Для определения вещества в каждом из пакетов необходимо провести качественный анализ волокон, основанный на их физических и химических свойствах. План анализа для каждого набора представлен ниже.

а) Натуральный шёлк (или шерсть), вискоза, нитрон и лавсан

Решение:

Для идентификации волокон в данном наборе можно использовать следующий план действий:

1. Проба на горение. Из каждого пакета отбирается небольшая проба волокна и с помощью пинцета вносится в пламя. Наблюдают за характером горения, запахом и остатком.
   • Натуральный шёлк/шерсть (белковое волокно): Горит медленно, спекаясь, с характерным запахом жжёного волоса или пера. При вынесении из пламени горение прекращается. Образуется хрупкий чёрный шарик, который легко растирается пальцами.
   • Вискоза (гидратцеллюлозное волокно): Горит очень быстро, ровным ярким пламенем, как бумага. Запах соответствует жжёной бумаге. После сгорания остаётся небольшое количество лёгкого серого пепла.
   • Нитрон (полиакрилонитрильное волокно): При поднесении к пламени плавится, усаживается и затем горит ярким, коптящим, вспыхивающим пламенем. После удаления из огня горение прекращается. Образуется твёрдый, бесформенный наплыв чёрного цвета. Запах специфический, горьковатый.
   • Лавсан (полиэфирное волокно): Плавится и горит медленно, с копотью. При вынесении из пламени самозатухает. Образуется твёрдый, гладкий, круглый шарик чёрного цвета. Запах сладковатый, ароматический.

   Уже на этом этапе можно с высокой долей вероятности различить все четыре волокна по характерным признакам горения.

2. Подтверждающие химические тесты. Для окончательной идентификации можно провести дополнительные реакции.
   • Ксантопротеиновая реакция: Проба волокна, определённая как шёлк/шерсть, обрабатывается каплей концентрированной азотной кислоты ($HNO_3$). Появление жёлтого окрашивания подтверждает белковую природу волокна.
   • Действие щёлочи: Шёлк и шерсть растворяются при кипячении в 10% растворе гидроксида натрия ($NaOH$). Лавсан также медленно разрушается (гидролизуется) при кипячении в щёлочи. Вискоза и нитрон более устойчивы.

Ответ: Идентифицировать волокна можно с помощью пробы на горение. Шёлк/шерсть определяется по запаху жжёного волоса и хрупкому остатку. Вискоза — по быстрому горению и запаху жжёной бумаги. Лавсан и нитрон плавятся, но лавсан образует круглый шарик и имеет сладковатый запах, в то время как нитрон образует бесформенный наплыв и имеет специфический запах. Ксантопротеиновая реакция может быть использована для подтверждения белковой природы шёлка/шерсти.

б) Хлопчатобумажная ткань, ацетатное волокно, вискоза и капрон

Решение:

Идентификация данного набора волокон проводится по следующей схеме:

1. Проба на горение. Это основной метод первичной идентификации.
   • Хлопчатобумажная ткань (целлюлозное волокно): Горит быстро, как бумага, с запахом жжёной бумаги. Оставляет лёгкий серый пепел.
   • Ацетатное волокно (эфир целлюлозы): Плавится, а затем горит. Издаёт характерный резкий запах уксусной кислоты (уксуса). Образуется твёрдый, хрупкий, тёмный шарик неправильной формы. Запах является ключевым признаком.
   • Вискоза (гидратцеллюлозное волокно): Горит аналогично хлопку: быстро, с запахом жжёной бумаги и образованием серого пепла.
   • Капрон (полиамидное волокно): Не горит, а плавится в пламени, усаживаясь. При вынесении из огня застывает, образуя твёрдый и прочный шарик серого или коричневатого цвета. Запах специфический, напоминает запах сельдерея или сургуча.

   По результатам пробы на горение можно легко идентифицировать ацетатное волокно (по запаху уксуса) и капрон (по плавлению и характерному запаху). Остаётся различить хлопок и вискозу.

2. Тесты для различения хлопка и вискозы.
   • Проба на прочность в мокром состоянии: Образцы волокон, определённые как хлопок или вискоза, смачивают водой. Затем пробуют разорвать. Вискозное волокно в мокром состоянии теряет до 50-60% прочности и рвётся значительно легче. Хлопок же в мокром состоянии сохраняет или даже немного увеличивает свою прочность.
   • Действие концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$): На оба образца можно капнуть концентрированной серной кислотой. Вискоза растворится почти мгновенно, в то время как хлопок растворяется заметно медленнее.
3. Подтверждающий тест для ацетатного волокна.
   • Растворимость в ацетоне: Ацетатное волокно, в отличие от трёх других, полностью растворяется в ацетоне. Это специфичный и надёжный тест для его идентификации.

Ответ: Сначала пробой на горение определяют ацетатное волокно (по запаху уксуса) и капрон (плавится со специфическим запахом). Оставшиеся два образца — хлопок и вискозу — различают по их прочности в мокром состоянии: вискоза легко рвётся, а хлопок нет. Подтвердить наличие ацетатного волокна можно его растворением в ацетоне.