Номер 3, страница 183 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 26. Неорганические и органические кислоты в свете теории электролитической диссоциации и протолитической теории - номер 3, страница 183.

Условие.

3. Перечислите основные способы получения кислот. Какие из них подходят, а какие не подходят для получения серной и уксусной кислот? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

Решение.

Решение 2.

Основные способы получения кислот:

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот).
2. Взаимодействие неметалла с водородом с последующим растворением продукта в воде (для бескислородных кислот).
3. Реакция обмена между солью и более сильной или менее летучей кислотой (вытеснение).
4. Окисление соответствующих веществ (например, альдегидов до карбоновых кислот).
5. Гидролиз некоторых органических и неорганических соединений (сложных эфиров, галогенангидридов, нитрилов).
6. Биохимические методы (например, брожение).

Анализ применимости способов для получения серной кислоты ($H_2SO_4$)

Подходящие способы:

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой. Это основной промышленный способ получения серной кислоты. Реакция протекает в несколько стадий, но ключевой является гидратация оксида серы(VI):

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

В промышленности для предотвращения образования тумана серной кислоты $SO_3$ поглощают концентрированной $H_2SO_4$ с образованием олеума, который затем разбавляют водой.

Неподходящие способы:

• Способ 2: Не подходит, так как серная кислота является кислородсодержащей. При взаимодействии серы с водородом образуется сероводород $H_2S$, а не серная кислота.
• Способ 3: Не является практичным методом получения. Серная кислота сама является сильной и нелетучей кислотой, которую широко используют для вытеснения других, более летучих кислот из их солей. Например: $2KNO_3 + H_2SO_{4(конц.)} \xrightarrow{t} K_2SO_4 + 2HNO_3\uparrow$
• Способы 4, 5, 6: Являются специфичными для получения органических кислот или других классов соединений и не применимы для получения неорганической серной кислоты.

Ответ: Для получения серной кислоты подходит способ взаимодействия ее высшего оксида ($SO_3$) с водой. Не подходят способы прямого синтеза из неметалла и водорода, вытеснения из солей (непрактично), а также методы, характерные для органической химии (окисление органических веществ, гидролиз, брожение).

Анализ применимости способов для получения уксусной кислоты ($CH_3COOH$)

Подходящие способы:

3. Вытеснение более сильной кислотой из солей (ацетатов). Это лабораторный способ получения уксусной кислоты. Например, при действии серной кислоты на ацетат натрия:

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

4. Окисление. Это один из основных промышленных методов. Окислять можно различные органические вещества, например, ацетальдегид или бутан:

$2CH_3CHO + O_2 \xrightarrow{Mn(CH_3COO)_2} 2CH_3COOH$

5. Гидролиз производных. Например, гидролиз сложных эфиров (уксусноэтилового эфира) или ацетонитрила:

$CH_3COOC_2H_5 + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + C_2H_5OH$

6. Биохимический метод (уксуснокислое брожение). Происходит окисление этанола (этилового спирта) кислородом воздуха под действием ферментов уксуснокислых бактерий:

$C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{ферменты} CH_3COOH + H_2O$

Неподходящие способы:

• Способ 1: Не подходит. Уксусная кислота – органическое соединение, у нее нет соответствующего простого неорганического оксида, который бы при реакции с водой давал эту кислоту.
• Способ 2: Не подходит. Этот метод предназначен для получения простых бескислородных неорганических кислот (например, $HCl$, $HBr$).

Ответ: Для получения уксусной кислоты подходят способы: вытеснение из ее солей (ацетатов) более сильными кислотами, окисление (альдегидов, спиртов, углеводородов), гидролиз ее производных (сложных эфиров, нитрилов), а также уксуснокислое брожение. Не подходят способы: взаимодействие кислотного оксида с водой и прямой синтез из простых веществ.