Номер 4, страница 27 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

Объясните наблюдаемые явления.

В ходе эксперимента по получению сложного эфира наблюдаются следующие явления, обусловленные химическими и физическими свойствами веществ и условиями проведения реакции:

• Нагревание реакционной смеси необходимо для увеличения скорости химической реакции этерификации. Этерификация является обратимым процессом, и для достижения заметного выхода продукта в разумные сроки требуется подвести энергию, преодолевающую активационный барьер.

• Длинная стеклянная трубка, закрывающая пробирку, действует как воздушный обратный холодильник (рефлюкс-конденсатор). При нагревании летучие компоненты реакционной смеси (спирт, уксусная кислота и образующийся эфир) испаряются, поднимаются по трубке, конденсируются на её относительно холодных стенках и стекают обратно в пробирку. Это предотвращает потерю реагентов и продукта из системы, обеспечивая поддержание постоянной концентрации и объема компонентов в реакционной зоне.

• Добавление сухого песка или фарфоровых крошек (кипелок) перед нагреванием служит для обеспечения равномерного кипения жидкости. Эти материалы имеют пористую структуру и большое количество мелких острых граней, которые служат центрами парообразования. Это предотвращает перегрев жидкости выше температуры кипения и последующее бурное, толчкообразное вскипание (эффект "гидравлического удара"), которое может привести к выбросу содержимого пробирки.

• После охлаждения и добавления воды наблюдается расслаивание жидкости на два несмешивающихся слоя. Это происходит потому, что образовавшийся сложный эфир (например, этилацетат или изоамилацетат) является органическим соединением, которое плохо растворяется в воде (является гидрофобным). Кроме того, сложные эфиры обычно имеют меньшую плотность, чем вода или водные растворы кислот. Таким образом, верхний слой представляет собой сложный эфир, а нижний – водный раствор избыточных реагентов (уксусной кислоты, спирта) и серной кислоты.

• Характерный запах груши при использовании изоамилового спирта указывает на образование изоамилацетата. Сложные эфиры известны своими приятными фруктовыми и цветочными запахами, которые широко используются в пищевой, парфюмерной и косметической промышленности.

Ответ:

Приведите уравнения реакций (для вариантов 1, 2, 4).

Реакция получения сложного эфира, или этерификация, представляет собой обратимый процесс взаимодействия карбоновой кислоты со спиртом в присутствии концентрированной серной кислоты в качестве катализатора и водоотнимающего средства.

1. Реакция этерификации между уксусной кислотой и этиловым спиртом (этанолом):

$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4, t^\circ\text{C}} \text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O}$

Уксусная кислота + Этанол $\xrightarrow{\text{серн. кислота}, t^\circ\text{C}}$ Этилацетат + Вода

2. Реакция этерификации между уксусной кислотой и изоамиловым спиртом (3-метилбутанолом-1):

$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{HOCH}_2\text{CH}_2\text{CH}(\text{CH}_3)_2 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4, t^\circ\text{C}} \text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_2\text{CH}(\text{CH}_3)_2 + \text{H}_2\text{O}$

Уксусная кислота + 3-Метилбутанол-1 $\xrightarrow{\text{серн. кислота}, t^\circ\text{C}}$ Изоамилацетат + Вода

Ответ:

Напишите, в чем вы убедились на практике, какие теоретические знания закрепили.

На практике мы убедились в следующем и закрепили такие теоретические знания:

• В возможности осуществления реакции этерификации – получения сложного эфира из спирта и карбоновой кислоты.

• В роли концентрированной серной кислоты как катализатора, ускоряющего реакцию этерификации, и как водоотнимающего средства, смещающего химическое равновесие в сторону образования продукта.

• В необходимости нагревания для проведения многих органических реакций, особенно равновесных, для достижения приемлемой скорости и выхода продуктов.

• В применении лабораторного оборудования, такого как обратный холодильник, для проведения реакций при кипении с целью предотвращения потерь летучих реагентов и продуктов.

• В физических свойствах сложных эфиров, в частности, их низкой растворимости в воде и меньшей плотности, что позволяет легко отделять их от водной фазы после реакции.

• В характерных органолептических свойствах сложных эфиров – их специфических фруктовых или цветочных запахах, что подтверждает их образование.

• В общих принципах проведения органического синтеза, включая стадии смешивания реагентов, нагревания, проведения реакции с контролем потерь, охлаждения и выделения продукта.

• В важности соблюдения техники безопасности при работе с нагревательными приборами, концентрированными кислотами и летучими органическими веществами (использование кипелок для равномерного кипения).

Ответ: