20. Карбонові кислоти. Етанова кислота (§ 24)

• Назад до змісту

20.1. Запишіть формули.

Молекулярна формула етанової кислоти: $\mathrm{C_2H_4O_2}$

Розгорнута та скорочена структурні формули етанової кислоти:

Розгорнута структурна формула:

Скорочена структурна формула: $\mathrm{CH_3-COOH}$ (або $\mathrm{CH_3COOH}$)

20.2. Схарактеризуйте фізичні властивості етанової кислоти.

Етанова кислота — це безбарвна летка рідина з характерним різким оцтовим запахом і кислим смаком. Вона гігроскопічна та необмежено розчиняється у воді. Її густина дорівнює $1{,}05\text{ г/мл}$, температура кипіння становить $118\ ^\circ\mathrm{C}$, а за температури нижче за $16{,}8\ ^\circ\mathrm{C}$ чиста речовина застигає в льодоподібну кристалічну масу, тому безводну кислоту називають крижаною.

20.3. Схарактеризуйте хімічні властивості етанової кислоти.

1. Запишіть рівняння електролітичної дисоціації етанової кислоти:

$\mathrm{CH_3COOH \rightleftarrows CH_3COO^- + H^+}$

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

• лакмус — червоний
• метилоранж — рожевий (червоно-рожевий)
• фенолфталеїн — безбарвний
• універсальний індикатор — червоний

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.

Дано:

• формула сполуки $\mathrm{CH_3COOH}$ ($\mathrm{C_2H_4O_2}$)
• $M_r(\mathrm{C}) = 12$
• $M_r(\mathrm{H}) = 1$
• $M_r(\mathrm{O}) = 16$

Знайти:

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

Розв’язання:

1. Обчислимо молярну масу етанової кислоти:
   $M(\mathrm{C_2H_4O_2}) = 2 \cdot 12\text{ г/моль} + 4 \cdot 1\text{ г/моль} + 2 \cdot 16\text{ г/моль} = 60\text{ г/моль}$

2. Обчислимо масову частку Карбону:
   $w(\mathrm{C}) = \dfrac{2 \cdot 12\text{ г/моль}}{60\text{ г/моль}} \cdot 100\% = 0{,}4 \cdot 100\% = 40\%$

3. Обчислимо масову частку Гідрогену:
   $w(\mathrm{H}) = \dfrac{4 \cdot 1\text{ г/моль}}{60\text{ г/моль}} \cdot 100\% \approx 0{,}0667 \cdot 100\% = 6{,}67\%$

4. Обчислимо масову частку Оксигену:
   $w(\mathrm{O}) = \dfrac{2 \cdot 16\text{ г/моль}}{60\text{ г/моль}} \cdot 100\% \approx 0{,}5333 \cdot 100\% = 53{,}33\%$

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

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 %.

Дано:

• $V(\text{р-ну}) = 1\text{ л} = 1000\text{ мл}$
• $\rho(\text{р-ну}) = 1{,}07\text{ г/мл}$
• $w(\mathrm{CH_3COOH}) = 80\%$ (або $0{,}8$)

Знайти:

• $m(\mathrm{CH_3COOH}) - ?$

Розв’язання:

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

2. Знайдемо масу чистої етанової кислоти в розчині:
   $m(\mathrm{CH_3COOH}) = m(\text{р-ну}) \cdot w(\mathrm{CH_3COOH}) = 1070\text{ г} \cdot 0{,}8 = 856\text{ г}$

Відповідь: $m(\mathrm{CH_3COOH}) = 856\text{ г}$.

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

Дано:

• $m(\text{р-ну NaOH}) = 250\text{ г}$
• $w(\mathrm{NaOH}) = 2\%$ (або $0{,}02$)
• $M(\mathrm{NaOH}) = 40\text{ г/моль}$
• $M(\mathrm{CH_3COOH}) = 60\text{ г/моль}$

Знайти:

• $m(\mathrm{CH_3COOH}) - ?$

Розв’язання:

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

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

3. Складемо рівняння хімічної реакції:
   $\mathrm{CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O}$
   За рівнянням реакції:
   $n(\mathrm{CH_3COOH}) = n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}125\text{ моль}$

4. Обчислимо масу необхідної етанової кислоти:
   $m(\mathrm{CH_3COOH}) = n(\mathrm{CH_3COOH}) \cdot M(\mathrm{CH_3COOH}) = 0{,}125\text{ моль} \cdot 60\,\dfrac{\text{г}}{\text{моль}} = 7{,}5\text{ г}$

Відповідь: $m(\mathrm{CH_3COOH}) = 7{,}5\text{ г}$.

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 %.

Дано:

• $m(\text{р-ну}) = 300\text{ г}$
• $w(\mathrm{CH_3COOH}) = 3\%$ (або $0{,}03$)
• $M(\mathrm{CH_3COOH}) = 60\text{ г/моль}$
• $V_m = 22{,}4\text{ л/моль}$

Знайти:

• $V(\mathrm{H_2}) - ?$

Розв’язання:

1. Знайдемо масу чистої етанової кислоти в розчині:
   $m(\mathrm{CH_3COOH}) = m(\text{р-ну}) \cdot w(\mathrm{CH_3COOH}) = 300\text{ г} \cdot 0{,}03 = 9\text{ г}$

2. Обчислимо кількість речовини етанової кислоти:
   $n(\mathrm{CH_3COOH}) = \dfrac{m(\mathrm{CH_3COOH})}{M(\mathrm{CH_3COOH})} = \dfrac{9\text{ г}}{60\text{ г/моль}} = 0{,}15\text{ моль}$

3. Складемо рівняння хімічної реакції:
   $\mathrm{2CH_3COOH + Mg \rightarrow (CH_3COO)_2Mg + H_2\uparrow}$
   За рівнянням реакції:
   $n(\mathrm{H_2}) = \dfrac{1}{2} n(\mathrm{CH_3COOH}) = \dfrac{0{,}15\text{ моль}}{2} = 0{,}075\text{ моль}$

4. Обчислимо об’єм виділеного водню за нормальних умов:
   $V(\mathrm{H_2}) = n(\mathrm{H_2}) \cdot V_m = 0{,}075\text{ моль} \cdot 22{,}4\,\dfrac{\text{л}}{\text{моль}} = 1{,}68\text{ л}$

Відповідь: $V(\mathrm{H_2}) = 1{,}68\text{ л}$.

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

Верхній ряд (зліва направо):

1. Банки з консервованими овочами:

• Галузь застосування: харчова промисловість (консервування овочів, маринади, харчова добавка $\mathrm{E260}$).
• На яких властивостях ґрунтується застосування: антисептична дія (пригнічення розвитку бактерій і плісняви), характерний кислий смак.

2. Водопровідний змішувач:

• Галузь застосування: побутова хімія (очищення поверхні та видалення накипу).
• На яких властивостях ґрунтується застосування: здатність розчиняти важкорозчинні карбонати Кальцію та Магнію з утворенням розчинних ацетатів.

3. Засоби боротьби з комахами:

• Галузь застосування: сільське господарство та побут (виготовлення пестицидів і засобів захисту рослин).
• На яких властивостях ґрунтується застосування: реакційна здатність утворювати біологічно активні токсичні сполуки для комах.

Нижній ряд (зліва направо):
4. Котушки з нитками:

• Галузь застосування: текстильна промисловість (виробництво ацетатного шовку й штучних волокон, фарбування тканин).
• На яких властивостях ґрунтується застосування: взаємодія з целюлозою з утворенням волокноутворювальних ацетатів, розчинення барвників.

5. Лікарські препарати й таблетки:

• Галузь застосування: фармацевтична промисловість (синтез лікарських засобів, зокрема аспірину).
• На яких властивостях ґрунтується застосування: здатність брати участь у реакціях естерифікації та ацилювання органічних сполук.

6. Бобіна кіноплівки:

• Галузь застосування: виробництво фото- й кіноплівок, виготовлення безпечних негорючих пластмас.
• На яких властивостях ґрунтується застосування: утворення естерів із целюлозою (триацетилцелюлози), які утворюють гнучкі та прозорі плівки.

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

Види діяльності:

1. Опрацювання складу й будови молекули етанової кислоти.
2. Складання рівнянь хімічних реакцій та опис спостережень.
3. Розв’язування розрахункових задач за хімічними рівняннями та формулами розчинів.
4. Дослідження та систематизація сфер практичного застосування кислоти.

Оцінка роботи: завдання зошита виконано в повному обсязі, усі рівняння та розрахунки здійснено правильно, тему засвоєно на високому рівні.

Навчальне дослідження № 11 «Властивості етанової кислоти»

Завдання дослідження: порівняти характерні властивості неорганічних і карбонових кислот на прикладі хлоридної кислоти та розчину етанової кислоти.

Обладнання: штатив із пробірками, пробіркотримач, шпатель, піпетки.

Реактиви: порошок магнію (або гранули цинку), магній оксид (або кальцій оксид), натрій карбонат (кристалічний або розчин), розчин етанової кислоти, хлоридна кислота, розчин лугу (натрій гідроксид $\mathrm{NaOH}$), індикатори (розчини лакмусу, метилоранжу, фенолфталеїну або індикаторний папір).

1. Сформулюйте мету дослідження відповідно до визначеного завдання.

Мета дослідження: експериментально порівняти хімічні властивості карбонової (етанової) та неорганічної (хлоридної) кислот у взаємодіях з індикаторами, металами, основними оксидами, лугами й солями, з’ясувавши подібність властивостей і відмінність у їхній хімічній активності.

2. Запишіть план експерименту.

1. Дослідити дію розчинів етанової та хлоридної кислот на індикатори (лакмус, метилоранж).
2. Провести взаємодію розчинів обох кислот з активними металами (магнієм або цинком).
3. Дослідити взаємодію обох кислот з основними оксидами (магній оксидом).
4. Здійснити реакцію нейтралізації розчинів кислот натрій гідроксидом у присутності фенолфталеїну.
5. Перевірити взаємодію обох кислот із сіллю слабкішої кислоти (натрій карбонатом).

3. Виконайте дослідження. Заповніть таблицю.