Номер 8, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 22. Соединения углерода. Глава 1. Неметаллы - номер 8, страница 110.

Условие.

8. Как показать, что угольная кислота слабее уксусной?

Решение.

Решение 2.

Решение

Чтобы доказать, что угольная кислота слабее уксусной, можно использовать общее химическое правило: более сильная кислота вытесняет более слабую кислоту из раствора её соли. В данном случае уксусная кислота ($CH_3COOH$) является более сильной, чем угольная кислота ($H_2CO_3$).

Для экспериментального подтверждения этого факта необходимо провести следующую реакцию: к раствору соли угольной кислоты, например, к карбонату натрия ($Na_2CO_3$) или гидрокарбонату натрия ($NaHCO_3$, пищевая сода), нужно добавить раствор уксусной кислоты (для этого подойдет обычный столовый уксус). В результате реакции более сильная уксусная кислота вытеснит более слабую угольную. Образовавшаяся угольная кислота крайне неустойчива и практически мгновенно разлагается на углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$). Видимым признаком реакции будет бурное выделение пузырьков газа (вскипание или шипение), что и является доказательством того, что уксусная кислота сильнее угольной.

Уравнение реакции взаимодействия уксусной кислоты с карбонатом натрия выглядит так:

$2CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2O + CO_2\uparrow$

Проведение обратной реакции, то есть пропускание углекислого газа через раствор соли уксусной кислоты (например, ацетата натрия), не приведет к вытеснению уксусной кислоты, так как слабая угольная кислота не способна вытеснить более сильную уксусную.

Теоретически сила кислот определяется их константами диссоциации ($K_a$): чем выше значение этой константы, тем кислота сильнее. Для рассматриваемых кислот значения следующие: константа диссоциации уксусной кислоты $K_a(CH_3COOH) \approx 1.75 \cdot 10^{-5}$; константа диссоциации угольной кислоты по первой ступени $K_{a1}(H_2CO_3) \approx 4.45 \cdot 10^{-7}$. Поскольку $1.75 \cdot 10^{-5} > 4.45 \cdot 10^{-7}$, это подтверждает, что уксусная кислота является более сильной кислотой, чем угольная.

Ответ: Чтобы доказать, что угольная кислота слабее уксусной, следует провести реакцию взаимодействия уксусной кислоты с любой солью угольной кислоты (карбонатом или гидрокарбонатом). Наблюдаемое выделение углекислого газа ($CO_2$) будет свидетельствовать о том, что более сильная уксусная кислота вытеснила более слабую угольную из её соли. Теоретически это подтверждается сравнением констант диссоциации: $K_a$ уксусной кислоты больше, чем $K_a$ угольной кислоты.