вариант 2, страница 23 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

Решение

Мыло представляет собой смесь натриевых или калиевых солей высших карбоновых (жирных) кислот (например, стеариновой $\text{C}_{17}\text{H}_{35}\text{COOH}$, пальмитиновой $\text{C}_{15}\text{H}_{31}\text{COOH}$, олеиновой $\text{C}_{17}\text{H}_{33}\text{COOH}$). Данный опыт демонстрирует методы выделения свободных жирных кислот из их солей (мыла) и получение нерастворимых солей этих кислот с ионами металлов.

Выделение высших жирных кислот из мыла.

Для растворения 1 г мыльной стружки в 10 см$^3$ воды необходимо использовать дистиллированную воду. Это критически важно, поскольку обычная водопроводная вода содержит ионы различных металлов, таких как $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Fe}^{3+}$ и другие. Мыло реагирует с этими ионами, образуя нерастворимые соли высших жирных кислот (так называемый "мыльный шлак"), которые не обладают моющими свойствами и могут помешать проведению последующих реакций или исказить результаты.Например, реакция с ионами кальция, часто присутствующими в жесткой воде:$2\text{RCOONa} \text{ (растворимое мыло)} + \text{Ca}^{2+} \to \text{(RCOO)}_2\text{Ca} \text{ (нерастворимый осадок)} \downarrow + 2\text{Na}^{+}$Использование дистиллированной воды гарантирует отсутствие этих посторонних ионов, позволяя мылу полностью раствориться и участвовать в желаемых реакциях.

Ответ:

Образование нерастворимых солей высших жирных кислот.

1. К первой части раствора мыла прибавляют 10%-й раствор серной кислоты. Происходит реакция обмена, в результате которой высшие жирные кислоты вытесняются из их солей более сильной серной кислотой.Общая реакция (для натриевого мыла):$2\text{RCOONa} \text{ (мыло)} + \text{H}_2\text{SO}_4 \text{ (серная кислота)} \to 2\text{RCOOH} \text{ (высшая жирная кислота)} \downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4 \text{ (сульфат натрия)}$При нагревании полученная высшая жирная кислота плавится, образуя маслянистый слой, который всплывает на поверхность раствора, так как их плотность меньше плотности водного раствора. При охлаждении этот слой затвердевает, поскольку высшие жирные кислоты являются твердыми веществами при комнатной температуре или имеют достаточно высокую температуру плавления. Таким образом, свободные жирные кислоты отделяются от водного раствора.

2. Во вторую пробирку с раствором мыла добавляют 5%-й раствор хлорида кальция. Ионы кальция $\text{Ca}^{2+}$ реагируют с анионами высших жирных кислот, образуя нерастворимые кальциевые соли.Общая реакция:$2\text{RCOONa} \text{ (мыло)} + \text{CaCl}_2 \text{ (хлорид кальция)} \to \text{(RCOO)}_2\text{Ca} \text{ (кальциевая соль жирной кислоты)} \downarrow + 2\text{NaCl} \text{ (хлорид натрия)}$Образовавшийся осадок ((RCOO)$_2$Ca) представляет собой кальциевое мыло, которое не растворяется в воде и является одной из причин "мыльного шлака" в жесткой воде.При добавлении 10%-го раствора уксусной кислоты к осадку кальциевой соли происходит реакция вытеснения: более сильная уксусная кислота (по сравнению с высшими жирными кислотами) вытесняет жирные кислоты, переводя их в свободную форму.Реакция:$\text{(RCOO)}_2\text{Ca} \text{ (кальциевая соль)} + 2\text{CH}_3\text{COOH} \text{ (уксусная кислота)} \to 2\text{RCOOH} \text{ (высшая жирная кислота)} + \text{Ca(CH}_3\text{COO)}_2 \text{ (ацетат кальция)}$Ацетат кальция является растворимым соединением, поэтому осадок растворяется, и вновь выделяются жирные кислоты, которые при нагревании образуют маслянистый слой.

3. В третью пробирку к раствору мыла добавляют 5%-й раствор медного купороса (сульфата меди(II)). Происходит реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимая медная соль высшей жирной кислоты.Общая реакция:$2\text{RCOONa} \text{ (мыло)} + \text{CuSO}_4 \text{ (сульфат меди(II))} \to \text{(RCOO)}_2\text{Cu} \text{ (медная соль жирной кислоты)} \downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4 \text{ (сульфат натрия)}$Медная соль жирной кислоты имеет характерный изумрудно-зеленый цвет. При нагревании пробирки до кипения эта соль, будучи легче водного раствора, всплывает на поверхность, образуя изумрудно-зеленое кольцо. Это подтверждает образование нерастворимого соединения меди.Если в растворе имеется избыток натриевого мыла, это может препятствовать полному осаждению медной соли или образованию четкого кольца из-за образования эмульсий или коллоидных систем. Добавление дополнительного медного купороса позволяет прореагировать со всем оставшимся натриевым мылом, обеспечивая полное образование нерастворимой медной соли и успешное наблюдение характерного изумрудно-зеленого кольца при повторном нагревании.

Ответ: