20. Карбонові кислоти. Етанова кислота (§ 24)

• Назад до змісту

20.1 Запишіть формули.

Молекулярна формула етанової кислоти: $\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2$.

Розгорнута структурна формула:

  H   O
  |  //
H-C-C
  |  \
  H   O-H

Скорочена структурна формула: $\text{CH}_3\text{COOH}$.

20.2 Схарактеризуйте фізичні властивості етанової кислоти.

Етанова кислота — це безбарвна рідина з гострим специфічним запахом і кислим смаком, яка необмежено розчиняється у воді, має температуру кипіння $118\ ^\circ\text{C}$, а за температури нижче за $16{,}6\ ^\circ\text{C}$ закристалізовується у льодоподібну масу.

20.3 Схарактеризуйте хімічні властивості етанової кислоти.

Етанова кислота виявляє властивості слабкої одноосновної кислоти: у водному розчині вона частково дисоціює на йони, змінює забарвлення індикаторів, реагує з металами, що розміщені в ряду активності до водню, основними та амфотерними оксидами, лугами й insoluble основами, а також із солями слабших або летких кислот.

1. Запишіть рівняння електролітичної дисоціації етанової кислоти:

$\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftarrows \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+$

Зазначте колір, у який забарвлюються індикатори у розчині етанової кислоти:

• лакмус — червоний
• метилоранж — рожевий
• фенолфталеїн — безбарвний
• універсальний індикатор — червоний

20.3 СХАРАКТЕРИЗУЙТЕ ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕТАНОВОЇ КИСЛОТИ

2. Запишіть рівняння хімічних реакцій, що характеризують хімічні властивості етанової кислоти, та опишіть можливі спостереження.

20.4 Обчисліть масові частки всіх хімічних елементів у складі етанової кислоти.

Відомо:

• $\text{CH}_3\text{COOH}$ ($\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2$)

Обчислити:

• $w(\text{C}) - ?$
• $w(\text{H}) - ?$
• $w(\text{O}) - ?$

Розв’язання:
Молярна маса етанової кислоти $\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2$:
$M(\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2) = 2 \cdot M_r(\text{C}) + 4 \cdot M_r(\text{H}) + 2 \cdot M_r(\text{O}) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60\text{ г/моль}$.

Обчислюємо масові частки елементів у сполуці:
$w(\text{C}) = \dfrac{2 \cdot M_r(\text{C})}{M_r(\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2)} \cdot 100\% = \dfrac{24}{60} \cdot 100\% = 40\%$.

$w(\text{H}) = \dfrac{4 \cdot M_r(\text{H})}{M_r(\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2)} \cdot 100\% = \dfrac{4}{60} \cdot 100\% \approx 6{,}67\%$.

$w(\text{O}) = \dfrac{2 \cdot M_r(\text{O})}{M_r(\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2)} \cdot 100\% = \dfrac{32}{60} \cdot 100\% \approx 53{,}33\%$.

Відповідь:
$w(\text{C}) = 40\%$, $w(\text{H}) = 6{,}67\%$, $w(\text{O}) = 53{,}33\%$.

20.5 Обчисліть масу етанової кислоти, яка міститься в оцтовій есенції об’ємом 1 л (густина 1,07 г/мл) із масовою часткою кислоти 80 %.

Відомо:

• $V(\text{р-ну}) = 1\text{ л} = 1000\text{ мл}$
• $\rho(\text{р-ну}) = 1{,}07\text{ г/мл}$
• $w(\text{CH}_3\text{COOH}) = 80\% = 0{,}8$

Обчислити:

• $m(\text{CH}_3\text{COOH}) - ?$

Розв’язання:

1. Обчислимо масу розчину оцтової есенції:
   $m(\text{р-ну}) = V(\text{р-ну}) \cdot \rho(\text{р-ну}) = 1000\text{ мл} \cdot 1{,}07\text{ г/мл} = 1070\text{ г}$.

2. Обчислимо масу етанової кислоти в розчині:
   $m(\text{CH}_3\text{COOH}) = m(\text{р-ну}) \cdot w(\text{CH}_3\text{COOH}) = 1070\text{ г} \cdot 0{,}8 = 856\text{ г}$.

Відповідь:
$m(\text{CH}_3\text{COOH}) = 856\text{ г}$.

20.6 Обчисліть масу етанової кислоти, що необхідна для нейтралізації розчину натрій гідроксиду масою 250 г із масовою часткою лугу 2 %.

Відомо:

• $m(\text{р-ну NaOH}) = 250\text{ г}$
• $w(\text{NaOH}) = 2\% = 0{,}02$
• $M(\text{NaOH}) = 40\text{ г/моль}$
• $M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 60\text{ г/моль}$

Обчислити:

• $m(\text{CH}_3\text{COOH}) - ?$

Розв’язання:

1. Обчислимо масу натрій гідроксиду в розчині:
   $m(\text{NaOH}) = m(\text{р-ну NaOH}) \cdot w(\text{NaOH}) = 250\text{ г} \cdot 0{,}02 = 5\text{ г}$.

2. Обчислимо кількість речовини натрій гідроксиду:
   $n(\text{NaOH}) = \dfrac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \dfrac{5\text{ г}}{40\text{ г/моль}} = 0{,}125\text{ моль}$.

3. Складемо рівняння реакції нейтралізації:
   $\stackrel{0{,}125\text{ моль}}{\text{CH}_3\text{COOH}} + \stackrel{0{,}125\text{ моль}}{\text{NaOH}} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$
   За рівнянням реакції $n(\text{CH}_3\text{COOH}) : n(\text{NaOH}) = 1 : 1$, тому $n(\text{CH}_3\text{COOH}) = 0{,}125\text{ моль}$.

4. Обчислимо масу етанової кислоти:
   $m(\text{CH}_3\text{COOH}) = n(\text{CH}_3\text{COOH}) \cdot M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 0{,}125\text{ моль} \cdot 60\text{ г/моль} = 7{,}5\text{ г}$.

Відповідь:
$m(\text{CH}_3\text{COOH}) = 7{,}5\text{ г}$.

20.7 Порівняйте хімічні властивості етанової кислоти та неорганічних кислот.

20.8 Обчисліть об’єм водню (н. у.), що виділиться під час взаємодії магнію достатньої кількості з розчином етанової кислоти масою 300 г із масовою часткою кислоти 3 %.

Відомо:
$m(\text{р-ну CH}_3\text{COOH}) = 300\text{ г}$
$w(\text{CH}_3\text{COOH}) = 3\% = 0{,}03$
$V_m = 22{,}4\text{ л/моль}$

Обчислити:
$V(\text{H}_2)$

Розв’язання:

1. Обчислимо масу чистої етанової кислоти в розчині:
   $m(\text{CH}_3\text{COOH}) = m(\text{р-ну}) \cdot w(\text{CH}_3\text{COOH}) = 300\text{ г} \cdot 0{,}03 = 9\text{ г}$.

2. Молярна маса етанової кислоти:
   $M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 12 \cdot 2 + 1 \cdot 4 + 16 \cdot 2 = 60\text{ г/моль}$.

Обчислимо кількість речовини етанової кислоти:
$n(\text{CH}_3\text{COOH}) = \dfrac{m}{M} = \dfrac{9\text{ г}}{60\text{ г/моль}} = 0{,}15\text{ моль}$.

3. Складемо рівняння хімічної реакції:
   $\underset{2\text{ моль}}{2\text{CH}_3\text{COOH}} + \text{Mg} \rightarrow (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Mg} + \underset{1\text{ моль}}{\text{H}_2\uparrow}$

За рівнянням реакції кількість речовини водню вдвічі менша за кількість речовини кислоти:
$n(\text{H}_2) = \dfrac{1}{2} n(\text{CH}_3\text{COOH}) = \dfrac{0{,}15\text{ моль}}{2} = 0{,}075\text{ моль}$.

4. Обчислимо об’єм виділеного водню за нормальних умов:
   $V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0{,}075\text{ моль} \cdot 22{,}4\text{ л/моль} = 1{,}68\text{ л}$.

Відповідь:
$V(\text{H}_2) = 1{,}68\text{ л}$.

20.9 Проаналізуйте приклади застосування етанової кислоти. Зробіть підписи до малюнків.

Верхній ряд:

1. Малюнок 1 (банки з консервацією):

• Галузь застосування: Харчова промисловість (консервування овочів та виготовлення приправ).
• На яких властивостях ґрунтується застосування?: Консервуючі властивості (пригнічення життєдіяльності мікроорганізмів) та кислий смак.

2. Малюнок 2 (змішувач для води):

• Галузь застосування: Побутова хімія (очищення поверхонь від накипу та іржі).
• На яких властивостях ґрунтується застосування?: Взаємодія з нерозчинними карбонатами кальцію й магнію з утворенням розчинних солей.

3. Малюнок 3 (засоби захисту рослин):

• Галузь застосування: Сільське господарство (виробництво пестицидів та засобів боротьби зі шкідниками).
• На яких властивостях ґрунтується застосування?: Здатність утворювати біологічно активні органічні речовини.

Нижній ряд:
4. Малюнок 4 (котушки з нитками):

• Галузь застосування: Текстильна промисловість (виробництво ацетатного шовку та штучних волокон).
• На яких властивостях ґрунтується застосування?: Здатність реагувати з целюлозою з утворенням ацетатів.

5. Малюнок 5 (лікарські засоби):

• Галузь застосування: Фармацевтична промисловість (синтез лікарських препаратів, зокрема ацетилсаліцилової кислоти/аспірину).
• На яких властивостях ґрунтується застосування?: Висока хімічна активність у реакціях органічного синтезу.

6. Малюнок 6 (кіноплівка):

• Галузь застосування: Виробництво фото- та кіноматеріалів, негорючих плівок і пластмас.
• На яких властивостях ґрунтується застосування?: Здатність утворювати міцні та термостійкі естери целюлози.

Підпишіть види діяльності на уроці й оцініть за ними свою роботу.

Види діяльності на уроці:

1. Теоретична діяльність та аналіз хімічних задач.
2. Практичне виконання завдань у зошиті та аналіз застосування речовин.
3. Підбиття підсумків уроку та самооцінка.

Оцінка роботи: Усі завдання виконано повністю, правильно та охайно; матеріал засвоєно на високому рівні.