Номер 7, страница 263 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

7. Предложите способ очистки чайника от накипи, исходя из её химического состава.

Накипь, которая образуется на внутренних поверхностях чайника при кипячении воды, состоит в основном из нерастворимых солей кальция и магния. В жёсткой воде содержатся растворимые гидрокарбонаты этих металлов ($Ca(HCO_3)_2$ и $Mg(HCO_3)_2$). При нагревании они разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты, которые и оседают на стенках в виде твёрдого налёта — накипи.

Процесс образования накипи можно описать следующими химическими уравнениями:

$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$

$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} MgCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$

Таким образом, химический состав накипи — это преимущественно карбонат кальция ($CaCO_3$) и карбонат магния ($MgCO_3$).

Решение

Поскольку накипь состоит из карбонатов, которые являются солями слабой угольной кислоты ($H_2CO_3$), её можно растворить с помощью более сильных, но безопасных для бытового использования кислот. При реакции кислоты с карбонатом образуются растворимая соль, вода и углекислый газ, что приводит к разрушению и удалению накипи. В домашних условиях для этой цели идеально подходят растворы пищевых кислот: лимонной или уксусной.

Способ с использованием лимонной кислоты ($C_6H_8O_7$): В чайник необходимо насыпать 1-2 столовые ложки (20-40 г) кристаллической лимонной кислоты, залить водой, чтобы она полностью покрывала слой накипи, и довести до кипения. После закипания чайник следует выключить и оставить раствор внутри на 15-30 минут (при сильном загрязнении — на несколько часов). В процессе будет наблюдаться шипение — выделение углекислого газа. Затем раствор сливают, а чайник тщательно промывают чистой водой. Химическое уравнение реакции:

$3CaCO_3(тв) + 2C_6H_8O_7(р-р) \rightarrow Ca_3(C_6H_5O_7)_2(р-р) + 3H_2O(ж) + 3CO_2(г) \uparrow$

Способ с использованием уксусной кислоты ($CH_3COOH$): В чайник заливают 9%-й столовый уксус, разбавленный водой в пропорции примерно 1 к 2 (одна часть уксуса на две части воды). Раствор должен покрывать всю накипь. Смесь нагревают до 50–60°C (не доводя до кипения, чтобы избежать резкого запаха) и оставляют на несколько часов. Когда накипь растворится, раствор выливают. После этого чайник нужно несколько раз хорошо промыть, а затем прокипятить в нем чистую воду, чтобы полностью избавиться от запаха уксуса. Химическое уравнение реакции:

$CaCO_3(тв) + 2CH_3COOH(р-р) \rightarrow (CH_3COO)_2Ca(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г) \uparrow$

Оба способа основаны на одном и том же химическом принципе: переводе нерастворимых карбонатов в растворимые соли (цитраты или ацетаты) под действием кислоты.

Ответ: Для очистки чайника от накипи, состоящей из карбонатов кальция и магния, следует использовать водный раствор слабой пищевой кислоты (лимонной или уксусной). Кислота вступает в реакцию с нерастворимыми карбонатами, превращая их в растворимые соли, которые легко удаляются водой. Процедура заключается в том, чтобы залить раствор кислоты в чайник, нагреть его для ускорения реакции, выдержать некоторое время до полного растворения накипи, а затем тщательно промыть чайник чистой водой.