Номер 2, страница 26 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

В данном опыте исследуются методы выделения высших жирных кислот из мыла и образование их нерастворимых солей. Мыло представляет собой натриевые или калиевые соли высших карбоновых (жирных) кислот.

Использование дистиллированной воды

Для растворения мыльной стружки необходимо использовать дистиллированную воду, потому что обычная водопроводная вода содержит ионы различных металлов (например, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Fe^{3+}$), которые образуют нерастворимые соли с высшими жирными кислотами. Эти ионы взаимодействуют с мылом, вызывая его осаждение и снижая его моющую способность. Образовавшиеся нерастворимые соли (например, кальциевые или магниевые мыла) могут помешать проведению последующих реакций и получению чистых продуктов, а также исказить наблюдаемые эффекты. Использование дистиллированной воды гарантирует отсутствие посторонних ионов, что позволяет правильно протекать реакциям и получить ожидаемые результаты.

Ответ:

Описание первой части опыта (Взаимодействие с серной кислотой)

В первой части опыта к раствору мыла (натриевой соли высшей жирной кислоты, $RCOONa$) добавляют 10%-й раствор серной кислоты ($H_2SO_4$). Происходит реакция обмена, в результате которой высшая жирная кислота ($RCOOH$) вытесняется из своей соли более сильной серной кислотой. Общее уравнение реакции можно представить как:

$2RCOONa + H_2SO_4 \rightarrow 2RCOOH \downarrow + Na_2SO_4$

Высшие жирные кислоты (например, стеариновая, пальмитиновая, олеиновая) являются практически нерастворимыми в воде веществами. При нагревании они плавятся, образуя маслянистый слой, который всплывает на поверхность водного раствора из-за меньшей плотности. При охлаждении эти кислоты затвердевают, образуя плотный слой на поверхности.

Ответ:

Описание второй части опыта (Взаимодействие с хлоридом кальция и уксусной кислотой)

Во второй части опыта к раствору мыла (натриевой соли высшей жирной кислоты) добавляют 5%-й раствор хлорида кальция ($CaCl_2$). Происходит реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимая соль кальция и высшей жирной кислоты (кальциевое мыло), которая выпадает в осадок:

$2RCOONa + CaCl_2 \rightarrow (RCOO)_2Ca \downarrow + 2NaCl$

Полученный осадок кальциевой соли мыла затем обрабатывают 10%-м раствором уксусной кислоты ($CH_3COOH$). Уксусная кислота является более сильной кислотой, чем высшие жирные кислоты (хотя и слабее серной). Она способна вытеснять высшие жирные кислоты из их солей, особенно при нагревании. Реакция выглядит так:

$(RCOO)_2Ca + 2CH_3COOH \rightarrow 2RCOOH \downarrow + Ca(CH_3COO)_2$

Осадок кальциевой соли растворяется, и вновь образуются высшие жирные кислоты ($RCOOH$). Поскольку эти кислоты нерастворимы в воде и плавятся при нагревании, они образуют маслянистый слой, всплывающий на поверхность. Ацетат кальция ($Ca(CH_3COO)_2$) является растворимой солью.

Ответ:

Описание третьей части опыта (Взаимодействие с медным купоросом)

В третьей части опыта к раствору мыла добавляют 5%-й раствор медного купороса ($CuSO_4$). Происходит реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимая соль меди(II) и высшей жирной кислоты (медное мыло), которая выпадает в осадок:

$2RCOONa + CuSO_4 \rightarrow (RCOO)_2Cu \downarrow + Na_2SO_4$

Медные соли высших жирных кислот имеют характерный изумрудно-зеленый цвет. При нагревании осадок медного мыла плавится и всплывает на поверхность в виде изумрудно-зеленого кольца, подобно жирным кислотам в первом опыте, но с характерным цветом соли. Если в растворе имеется избыток натриевого мыла, это означает, что весь добавленный медный купорос прореагировал, но часть натриевого мыла осталась непрореагировавшей. В таком случае, чтобы получить четкий осадок медной соли и наблюдать "изумрудно-зеленое кольцо", необходимо добавить еще медного купороса, чтобы обеспечить полное осаждение всех высших жирных кислот в виде медных солей. Добавление дополнительного $CuSO_4$ позволит довести реакцию до конца и получить желаемый эффект.

Ответ: