Номер 13, страница 76, часть III - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

13. Как очистить в домашних условиях эмалированную посуду от накипи? Подтвердите это химическими опытами и запишите соответствующие уравнения химических реакций.

Накипь, образующаяся на стенках эмалированной посуды при кипячении жесткой воды, состоит в основном из нерастворимых солей – карбоната кальция ($CaCO_3$) и карбоната магния ($MgCO_3$). Эти соли образуются при термическом разложении растворимых гидрокарбонатов кальция и магния.

Для удаления накипи необходимо перевести нерастворимые карбонаты в растворимые соединения. Этого можно достичь с помощью кислот, так как карбонаты, будучи солями слабой угольной кислоты ($H_2CO_3$), вступают в реакцию с более сильными кислотами. В домашних условиях для этой цели идеально подходят безопасные пищевые кислоты, которые не повреждают эмалированное покрытие посуды.

Способ очистки и химический опыт

Самыми доступными и эффективными средствами для удаления накипи являются растворы уксусной или лимонной кислоты.

Для очистки необходимо приготовить водный раствор одной из кислот и залить его в посуду так, чтобы он полностью покрывал слой накипи.
- Раствор уксусной кислоты: используется столовый уксус (9% раствор $CH_3COOH$), разбавленный водой в соотношении примерно 1:10 (например, 100 мл уксуса на 1 литр воды).
- Раствор лимонной кислоты: 20–40 грамм (1–2 столовые ложки) порошка лимонной кислоты ($C_6H_8O_7$) растворяют в 1 литре воды.

Для ускорения процесса раствор в посуде следует нагреть (не доводя до сильного кипения) и оставить на 20–60 минут, в зависимости от толщины налета.

Подтверждением эффективности метода служит простой химический опыт, который происходит прямо в процессе чистки. При контакте раствора кислоты с накипью наблюдается шипение – это выделяется углекислый газ ($CO_2$). Постепенно твердый слой накипи разрушается и полностью растворяется. После завершения реакции посуду достаточно тщательно промыть чистой водой.

Уравнения химических реакций

Химическая суть процесса очистки заключается в следующих реакциях:

1. Взаимодействие с уксусной кислотой ($CH_3COOH$):
Карбонат кальция и карбонат магния реагируют с уксусной кислотой с образованием растворимых солей (ацетатов), воды и углекислого газа.
$CaCO_3 + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Ca + H_2O + CO_2 \uparrow$
$MgCO_3 + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Mg + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Взаимодействие с лимонной кислотой ($C_6H_8O_7$):
Лимонная кислота (трехосновная) реагирует с карбонатами, образуя растворимые соли (цитраты), воду и углекислый газ.
$3CaCO_3 + 2C_6H_8O_7 \rightarrow Ca_3(C_6H_5O_7)_2 + 3H_2O + 3CO_2 \uparrow$
$3MgCO_3 + 2C_6H_8O_7 \rightarrow Mg_3(C_6H_5O_7)_2 + 3H_2O + 3CO_2 \uparrow$

Ответ:
В домашних условиях эмалированную посуду очищают от накипи (состоящей из $CaCO_3$ и $MgCO_3$) с помощью нагревания в ней водных растворов пищевых кислот — уксусной ($CH_3COOH$) или лимонной ($C_6H_8O_7$). Химическим подтверждением является реакция, сопровождающаяся выделением пузырьков углекислого газа ($CO_2$) и растворением накипи.
Уравнения реакций (на примере карбоната кальция):
$CaCO_3 + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Ca \text{ (растворим)} + H_2O + CO_2 \uparrow$
$3CaCO_3 + 2C_6H_8O_7 \rightarrow Ca_3(C_6H_5O_7)_2 \text{ (растворим)} + 3H_2O + 3CO_2 \uparrow$