Сторінка 191

Розв’язання

1. Визначте спільні властивості: обидві кислоти змінюють колір індикаторів, реагують з активними металами ($Mg$, $Zn$), основами ($NaOH$) та основними оксидами ($MgO$).

2. Визначте відмінності: етанова кислота є слабкою (частково дисоціює), хлоридна — сильною (повністю дисоціює); етанова має органічну структуру з карбоксильною групою, хлоридна містить атом хлору.

3. Оформте дані у вигляді діаграми Венна: у центрі запишіть спільні реакції (наприклад, $2C{H}_{3}COOH+Zn\to Zn(C{H}_{3}COO{)}_2+H_2$; $HCl+Zn\to ZnC{l}_2+H_2$), а в окремих колах — специфічні властивості (поширеність органічних кислот у природі для етанової, висока леткість пари хлоридної кислоти).

Розв’язання

1. Перелічіть основні карбонові кислоти та їх джерела: яблучна (яблука, горобина), лимонна (цитрусові), мурашина (мурахи), молочна (кисломолочні продукти).

2. Опишіть умови утворення: наприклад, етанова кислота утворюється під час скисання соків та вина.

3. Зробіть висновок про те, що ці кислоти є природними компонентами багатьох продуктів харчування.

Розв’язання

1. Розберіть назву етанової кислоти: вона є основним компонентом оцту, тому її традиційна назва — оцтова кислота; латинське acetum означає «оцет», а грецьке oxos — «кислий».

2. Розберіть назви солей: солі етанової кислоти (ацетати) отримали назву від слова «оцет» через подібність властивостей; солі метанової кислоти (форміати) пов'язані з формикою (мурахою), оскільки мурашина кислота виділяється мурахами.

3. Сформулюйте зв'язок між назвами: назви відображають джерело походження або характерний запах/смак речовини.

Розв’язання

1. Перелічіть сфери застосування з малюнка 24.4 (харчова добавка, консервування, виробництво ацетатного волокна, кіноплівки, засоби від комах тощо).

2. Для кожного прикладу встановіть зв'язок між властивістю кислоти та її функцією: наприклад, для консервування — здатність знижувати pH і гальмувати ріст мікроорганізмів; для видалення накипу — здатність реагувати з карбонатами металів.

Розв’язання

1. Опишіть, що має бути на етикетці столового оцту (E260, 6% або 9%, термін придатності).

2. Поясніть, що 9%-й оцет сильніший за 6%-й і підходить для більш інтенсивного маринування чи дезінфекції поверхонь, але вимагає більшої обережності.

3. Визначте необхідність піктограм «Поводитися з обережністю» та «Легкозаймовий матеріал» для есенції.

Розв’язання

1. Оцініть перше твердження: оцет може бути натуральним (з бродіння) або синтетичним, тому твердження про «весь» оцет є хибним.

2. Оцініть друге твердження: E260 — це безпечна добавка, дозволена для харчових продуктів, тому твердження про токсичність є хибним.

3. Оцініть третє твердження: оскільки оцет — кислота, він знижує pH, а не підвищує його, отже твердження є хибним.

Розв’язання

1. Уявімо етикетку: 6%-й оцет має меншу концентрацію кислоти, ніж 9%-й. Есенція (70–80%) є концентратом і вимагає розбавлення.

2. Для есенції обов'язково потрібні піктограми небезпеки: «Попередьте» (корозія), «Небезпечно при проковтуванні», «Вогнепідвищувач».

3. 6%-й оцет підходить для салатів та маринування, а 9%-й — для чистки поверхонь; есенцію не можна вживати без розбавлення.

Розв’язання

1. Не використовувати оцет на натуральному камені (мармур, вапняк), бетоні та цементних швах, оскільки він їх розчиняє.

2. Уникати контакту з «м'якими» металами (алюміній, цинк) та чавуном, оскільки кислота прискорює корозію.

3. Ніколи не змішувати оцет із вибілювачами або засобами, що містять хлор, щоб уникнути утворення токсичних газів.

4. Працювати в провітрюваному приміщенні, використовувати рукавички та ретельно промивати поверхні водою після обробки.

Розв’язання

1. Для метану ($C{H}_4$): заміняємо один атом H на $-COOH$, отримуємо метанову кислоту (формічну): $H-COOH$.

2. Для пропану ($C_3{H}_8$): заміняємо один атом H на $-COOH$, отримуємо пропанову кислоту: $C{H}_3-C{H}_2-COOH$.

Розв’язання

1. Запишемо структурну формулу етанової кислоти: $C{H}_3-COOH$.

2. Подивимося на зв'язки між атомами вуглецю: один атом C пов'язаний з трьома H та іншим C, другий атом C пов'язаний з OH та першим C. Між атомами вуглецю (C–C) є лише одинарний зв'язок.

3. Перевіримо відсутність подвійних зв'язків C=C: у молекулі їх немає, тому сполука не може прийняти додаткові атоми водню без розриву інших зв'язків.

Розв’язання

1. Уявімо дві молекули етанової кислоти $C{H}_{3}COOH$. Атом кисню подвійного зв'язку ($C=O$) однієї молекули притягує атом водню гідроксильної групи ($-OH$) іншої молекули.

2. Утворюється міцний водневий зв'язок $O\cdots H$, що з'єднує дві молекули в димер (пару).

3. Оскільки між молекулами діють додаткові сили притягання (водневі зв'язки), температура кипіння етанової кислоти значно вища, ніж у сполук з подібною масою, але без можливості утворення таких зв'язків.

Розв’язання

1. Щоб відрізнити від етанолу: понюхайте розчин (безпечно, якщо концентрація низька) — оцет має різкий кислий запах, а спирт — характерний спиртовий; або додайте індикатор (лакмус), який посиніє в лугу, але у кислотах залишиться червоним для обох, тому запах є ключовим.

2. Щоб відрізнити від хлоридної кислоти: додайте кристали карбонату (наприклад, соди $N{a}_{2}C{O}_3$). У розчині етанової кислоти виділяється газ ($C{O}_2$), але реакція йде повільніше через слабкість кислоти. У хлоридній кислоті реакція миттєва і бурхлива з виділенням газу.

Розв’язання

1. Записуємо молекулярне рівняння: $Fe(OH{)}_3+3C{H}_{3}COOH\to Fe(C{H}_{3}COO{)}_3+3H_{2}O$. Балансуємо атоми: один атом Fe зліва і справа, три групи $OH$ та три молекули кислоти дають три молекули води та сіль.

2. Переходимо до йонно-молекулярного рівняння. Етанова кислота — слабка, тому її записуємо цілком ($C{H}_{3}COOH$). Ферум(III) етаноат розчинний, його розпадає на іони.

Розв’язання

1. Знаходимо масу готового розчину оцту: $m_{\text{розч}}=750\text{мл}\cdot 1\text{г/мл}=750\text{г}$.

2. Знаходимо масу чистої кислоти в цьому розчині: $m(\text{кислота})=750\text{г}\cdot 0,06=45\text{г}$.

3. Знаходимо масу оцтової есенції ($70\%$), що містить $45\text{г}$ кислоти: $m_{\text{есенція}}=45\text{г}/0,70\approx 64,3\text{г}$.

4. Знаходимо масу води в есенції: $64,3\text{г}-45\text{г}=19,3\text{г}$.

5. Знаходимо необхідну масу доданої води: $m_{\text{вода}}=m_{\text{розч}}-m_{\text{есенція}}=750\text{г}-64,3\text{г}=685,7\text{г}$. Оскільки густина води $1\text{г/мл}$, об'єм води дорівнює $685,7\text{мл}$.

Розв’язання

1. Молярна маса ферум(II) етаноату $Fe(C{H}_{3}COO{)}_2$: $56+2\cdot (12\cdot 3+1\cdot 4+16\cdot 2)=56+2\cdot 89=234\text{г/моль}$.

2. Кількість речовини солі: $n=m/M=26,1\text{г}/234\text{г/моль}=0,1115\text{моль}$ (або $1/9$ моль).

3. За рівнянням реакції $Fe+2C{H}_{3}COOH\to Fe(C{H}_{3}COO{)}_2+H_2$, кількість речовини заліза дорівнює кількості солі: $n(Fe)=n(\text{солі})=0,1115\text{моль}$.

4. Масса заліза: $m(Fe)=n(Fe)\cdot M(Fe)=0,1115\text{моль}\cdot 56\text{г/моль}\approx 6,24\text{г}$.

Розв’язання

1. Переведемо об'єм газу в літри: $V({\text{CO}}_2)=336\text{мл}=0,336\text{л}$. Знайдемо кількість речовини газу: $\nu ({\text{CO}}_2)=\frac{0,336}{22,4}=0,015\text{моль}$.

2. Запишемо рівняння реакції для карбонату кальцію: ${\text{CaCO}}_3+2{\text{CH}}_3\text{COOH}\to ({\text{CH}}_3\text{COO}{)}_2\text{Ca}+{\text{H}}_2\text{O}+{\text{CO}}_2\uparrow$.

3. З рівняння видно, що $\nu ({\text{CaCO}}_3)=\nu ({\text{CO}}_2)=0,015\text{моль}$. Молярна маса ${\text{CaCO}}_3$: $M=40+12+3\cdot 16=100\text{г/моль}$.

4. Обчислимо масу накипу: $m=\nu \cdot M=0,015\cdot 100=1,5\text{г}$.

Розв’язання

1. Молярна маса ${\text{NaHCO}}_3$: $M=23+1+12+3\cdot 16=84\text{г/моль}$. Кількість речовини соди: $\nu ({\text{NaHCO}}_3)=\frac{5}{84}\approx 0,0595\text{моль}$.

2. Рівняння реакції: ${\text{CH}}_3\text{COOH}+{\text{NaHCO}}_3\to {\text{CH}}_3\text{COONa}+{\text{H}}_2\text{O}+{\text{CO}}_2$. Співвідношення речовин $1:1$, отже $\nu ({\text{CH}}_3\text{COOH})=0,0595\text{моль}$.

3. Молярна маса етанової кислоти (${\text{CH}}_3\text{COOH}$): $M=2\cdot 12+4\cdot 1+2\cdot 16+1=60\text{г/моль}$. Масова частка чистого розчину: $m(\text{кислоти})=0,0595\cdot 60\approx 3,57\text{г}$.

4. Знайдемо масу розчину оцту: $m(\text{розчину})=\frac{m(\text{кислоти})}{w}=\frac{3,57}{0,06}\approx 59,5\text{г}$.