Сторінки 170–171

Розв’язання

1. Визначаємо подібність будови: молекули спиртів схожі на молекулу води, де один атом Гідрогену замінений на органічний радикал ($R-OH$).

2. Описуємо вплив водневих зв'язків: наявність групи -OH дозволяє утворювати міцні водневі зв'язки між молекулами спиртів та з молекулами води, що призводить до високої температури кипіння порівняно з алканами.

3. Описуємо розчинність: через те ж саме утворення водневих зв'язків із водою, спирти необмежено змішуються з нею, на відміну від неполярних алканів.

Розв’язання

1. Визначаємо способи отримання: звичайний етанол виробляють з нафтопродуктів (нефтехімія), а біоетанол — шляхом бродіння цукрів із кукурудзи, цукрової тростини або інших рослин.

2. Порівнюємо склад: звичайний етанол часто містить домішки важких вуглеводнів та сірки, тоді як біоетанол є чистішим продуктом ферментації (зазвичай 95–99% чистоти).

3. Оцінюємо переваги: використання біоетанолу зменшує викиди шкідливих речовин (сірки, вуглеводнів) при спалюванні та знижує залежність від нафти, оскільки це відновлювана енергія.

Розв’язання

1. Огляньте етикетку: там зазначено «спирт етиловий» або «ethyl alcohol», а також концентрацію, наприклад, $70\%$.

2. Знайдіть попереджувальні знаки: піктограма полум'я (легкозаймиста речовина) та напис «Побутова хімія» або «Обережно!».

3. Обговоріть небезпеку: етанол горить, викликає опіки шкіри та слизових оболонок, а також є токсичним при вживанні.

Розв’язання

1. Медицина: Значення — дезінфекція; причина — бактерицидність; потрібен розчин (95–70%).

2. Побут: Значення — миття вікон, склоочисники; причина — леткість та розчинність жирів; потрібен розчин.

3. Техніка: Значення — антифриз для авто; причина — знижує температуру замерзання води в радіаторі; потрібен розчин.

4. Харчова промисловість: Значення — екстрактор ароматичних речовин (напр., ваніль); причина — леткість та полярність; потрібен чистий спирт або розчин.

5. Паливо: Значення — екологічно чисте паливо для двигунів; причина — горить чисто, не виділяючи шкідливих речовин; потрібен розчин (додається до бензину).

Розв’язання

1. Запишемо структурну формулу метанолу: $C{H}_3-OH$. Між атомом $C$ та $O$ — одинарний зв'язок, всі інші зв'язки вуглеводневого ланцюга також одинарні.

2. Запишемо структурну формулу етанолу: $C{H}_3-C{H}_2-OH$. Між атомами $C$ та $O$ — одинарний зв'язок, між двома атомами $C$ — також одинарний зв'язок ($C-C$).

3. Оскільки в молекулах спиртів відсутні подвійні чи триподвійні зв'язки (вони містять лише одинарні зв'язки), вони належать до класу насичених органічних сполук.

Розв’язання

1. Етанол є безбарвною рідиною з високим температурою кипіння ($78,4{}^{\circ }\text{C}$) порівняно з відповідним алканом (етаном), що свідчить про наявність додаткових міжмолекулярних сил.

2. Ці сили — це водневі зв'язки, які утворюються між атомом кисню однієї молекули та атомом Гідрогену іншої ($\text{H}\cdots \text{O}$), що можливо лише завдяки полярній групі $-OH$.

3. Добре розчинність у воді також підтверджує здатність етанолу утворювати водневі зв'язки з молекулами води, оскільки він містить полярну гідроксильну групу.

Розв’язання

1. У молекулах спиртів атом Гідроген приєднаний до кисню ковалентним зв'язком ($\text{C}-\text{O}-\text{H}$), який недостатньо полярний для відщеплення іону ${\text{OH}}^{-}$.

2. Тому в розчині спирти залишаються цілими молекулами, а не іонами, і не можуть проводити струм.

3. У лугах (наприклад, NaOH) зв'язок між металом та гідроксильною групою йонний, тому речовина дисоціює на катіони (${\text{Na}}^{+}$) та аніони (${\text{OH}}^{-}$), що забезпечує провідність.

Розв’язання

1. Етанол є чудовим органічним розчинником, у якому добре розчиняються олії та ароматичні речовини, що дозволяє створювати однорідну рідину.

2. Він має приємний, специфічний запах, який допомагає приховати різкі запахи деяких компонентів парфумів або додає їм свіжості.

3. Етанол швидко випаровується після нанесення на шкіру, не залишаючи липкого відчуття та дозволяючи аромату повністю розкритися.

Розв’язання

1. Порівнюємо електронегативності: кисень (O) є найбільш електронегативним серед цих елементів, водень (H) — меншим за вуглець (C), але різниця між C і H незначна. Отже, зв'язок O–H найполярніший, C–O — помірно полярний, а C–H — майже неполярний.

2. Порівнюємо молекули: у спиртів є полярні групи –OH (зв'язки C–O і O–H), тоді як вуглеводні складаються переважно з неполярних зв'язків C–C і C–H. Отже, молекули спиртів більш полярні за молекули відповідних вуглеводнів.

3. Висновки про властивості: Полярність дозволяє молекулам спиртів утворювати міцні водневі зв'язки між собою та з молекулами води, що пояснює їхню високу температуру кипіння та добре розчинність у воді.

Розв’язання

1. Знаходимо загальну масу препарату: $m_{\text{заг}}=20+40+480+520=1060\text{г}$.

2. Обчислюємо масову частку етанолу: $\omega (\text{етанол})=\frac{480}{1060}\cdot 100\%\approx 45,3\%$.

Розв’язання

1. Знаходимо кількість речовини кисню: $n({\text{O}}_2)=\frac{V}{V_m}=\frac{6,72}{22,4}=0,3\text{моль}$.

2. За рівнянням реакції $\nu ({\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}):\nu ({\text{O}}_2)=1:3$, отже $n(\text{етанол})=\frac{0,3}{3}=0,1\text{моль}$.

3. Молярна маса етанолу ${\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}$: $M=2\cdot 12+6\cdot 1+16=46\text{г/моль}$.

4. Знаходимо масу етанолу: $m=n\cdot M=0,1\cdot 46=4,6\text{г}$.

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції горіння метанолу: $2C{H}_{3}OH+3O_2\to 2C{O}_2+4H_{2}O$. Згідно з законом Авогадро, об'єми газів відносяться як коефіцієнти при них.

2. Знайдемо відношення об'ємів: на $2\text{л}$ метанолу потрібно $3\text{л}$ кисню і утворюється $2\text{л}$ вуглекислого газу.

3. Обчислимо необхідний об'єм кисню для $3\text{л}$ метанолу: $V(O_2)=V(C{H}_{3}OH)\cdot \frac{3}{2}=3\text{л}\cdot 1,5=4,5\text{л}$.

4. Обчислимо об'єм вуглекислого газу: $V(C{O}_2)=V(C{H}_{3}OH)\cdot \frac{2}{2}=3\text{л}\cdot 1=3\text{л}$.

Розв’язання

1. Знайдемо молярну масу метанолу ($C{H}_{3}OH$): $M=12+4\cdot 1+16=32\text{г/моль}$. Кількість речовини метанолу: $n(C{H}_{3}OH)=\frac{8\text{г}}{32\text{г/моль}}=0,25\text{моль}$.

2. За рівнянням горіння $2C{H}_{3}OH+3O_2\to 2C{O}_2+4H_{2}O$, кількість молей $C{O}_2$ дорівнює кількості молей метанолу ($n(C{O}_2)=n(C{H}_{3}OH)$). Отже, $n(C{O}_2)=0,25\text{моль}$.

3. За рівнянням реакції з вапняною водою $C{O}_2+Ca(OH{)}_2\to CaC{O}_3\downarrow +H_{2}O$, кількість молей осаду ($CaC{O}_3$) дорівнює кількості молей $C{O}_2$. Тобто $n(CaC{O}_3)=0,25\text{моль}$.

4. Знайдемо молярну масу карбонату кальцію ($CaC{O}_3$): $M=40+12+3\cdot 16=100\text{г/моль}$. Масу осаду обчислимо: $m=n\cdot M=0,25\text{моль}\cdot 100\text{г/моль}=25\text{г}$.