Номер 5, страница 93 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

5. Для чего используется гидроксид натрия в быту? На чем основано его применение? Каково промышленное применение гидроксида натрия? Какие ценные материалы и вещества получают на его основе?

Для чего используется гидроксид натрия в быту?

Гидроксид натрия ($NaOH$), также известный как каустическая сода или едкий натр, находит в быту несколько применений благодаря своим сильным щелочным свойствам. Основные сферы использования:

1. Чистящее средство: Это наиболее распространенное применение. Гидроксид натрия является активным компонентом многих средств для прочистки канализационных труб (например, "Крот"). Он эффективно растворяет жировые и белковые отложения (остатки пищи, волосы), которые являются основной причиной засоров.
2. Удаление жира и нагара: Применяется для очистки плит, духовок, грилей и вытяжек от застарелого жира и нагара. Важно помнить, что его нельзя использовать на алюминиевых и тефлоновых поверхностях.
3. Мыловарение: В домашнем мыловарении гидроксид натрия используется для реакции омыления жиров и масел. В результате этой реакции получаются мыло и глицерин.
4. Пищевая промышленность (добавка E524): В очень малых и строго контролируемых количествах используется в пищевой промышленности. Например, для обработки оливок, придания характерной хрустящей корочки и цвета некоторым видам выпечки (например, брецелям), а также в производстве какао и карамели.

Ответ: В быту гидроксид натрия используется в основном как эффективное средство для прочистки канализационных труб и удаления сильных жировых загрязнений, а также в домашнем мыловарении и, в качестве пищевой добавки, в кулинарии.

На чем основано его применение?

Применение гидроксида натрия основано на его химических свойствах, главным из которых является то, что это очень сильная щелочь (основание).

1. Высокая щелочность: В водном растворе $NaOH$ полностью диссоциирует на ионы $Na^+$ и гидроксид-ионы $OH^-$. Высокая концентрация гидроксид-ионов обеспечивает его едкость и высокую реакционную способность.
2. Реакция омыления жиров: Гидроксид натрия способен гидролизовать (расщеплять) жиры, которые по своей химической природе являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. В результате этой реакции, называемой омылением, образуются глицерин и соли жирных кислот, которые и являются мылом. Мыло хорошо растворимо в воде, что позволяет смыть жировой засор. Уравнение реакции в общем виде:
$(RCOO)_3C_3H_5 \text{ (жир)} + 3NaOH \rightarrow C_3H_5(OH)_3 \text{ (глицерин)} + 3RCOONa \text{ (мыло)}$
3. Разрушение белков: Едкий натр эффективно разрушает белковые структуры, например, волосы или остатки белковой пищи, путем гидролиза пептидных связей. Это свойство также способствует устранению засоров.
4. Экзотермическая реакция растворения: Растворение твердого гидроксида натрия в воде сопровождается выделением большого количества тепла. Этот разогрев способствует плавлению твердых жиров в трубах, ускоряя процесс очистки.
5. Взаимодействие с амфотерными соединениями: $NaOH$ реагирует с амфотерными оксидами и гидроксидами, например, с оксидом алюминия, что объясняет, почему его нельзя использовать на алюминиевых поверхностях:
$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow$

Ответ: Применение гидроксида натрия основано на его свойствах сильной щелочи, в частности, на его способности омылять жиры и разрушать белковые соединения, что делает его эффективным чистящим средством.

Каково промышленное применение гидроксида натрия?

Гидроксид натрия — один из самых востребованных продуктов основной химической промышленности. Его применение охватывает множество отраслей:

1. Целлюлозно-бумажная промышленность: Является крупнейшим потребителем. Используется в процессе варки целлюлозы (метод Крафта) для делигнификации древесины, то есть для отделения целлюлозных волокон от лигнина.
2. Химическая промышленность: Применяется для производства множества органических и неорганических веществ: солей натрия, моющих средств, красителей, пластмасс. Используется для нейтрализации кислот и кислотных газов.
3. Производство алюминия: В процессе Байера гидроксид натрия используется для переработки бокситов (алюминиевой руды) в глинозём ($Al_2O_3$) — сырье для получения металлического алюминия.
4. Нефтепереработка: Применяется для очистки нефти и нефтепродуктов (бензина, керосина, масел) от кислотных примесей, в частности, от соединений серы (меркаптанов).
5. Текстильная промышленность: Используется для мерсеризации хлопка — обработки ткани раствором $NaOH$ для придания ей прочности, шелковистого блеска и улучшения способности к окрашиванию.
6. Производство мыла и моющих средств: В промышленных масштабах для омыления жиров и масел.
7. Производство биотоплива: Выступает в качестве катализатора в реакции переэтерификации растительных масел для получения биодизеля.
8. Водоподготовка: Используется для повышения pH воды, а также для осаждения ионов тяжелых металлов.

Ответ: В промышленности гидроксид натрия широко применяется в целлюлозно-бумажной отрасли, химическом синтезе, производстве алюминия, нефтепереработке, текстильной промышленности и для изготовления моющих средств.

Какие ценные материалы и вещества получают на его основе?

С использованием гидроксида натрия как реагента или катализатора получают широкий спектр ценных продуктов:

1. Мыло и синтетические моющие средства: Продукты реакции омыления.
2. Целлюлоза: Очищенная целлюлоза является основой для производства бумаги, картона, а также искусственных волокон, таких как вискозный шелк (вискоза).
3. Глинозём ($Al_2O_3$): Чистый оксид алюминия, который является ключевым полупродуктом для электролитического получения металлического алюминия.
4. Неорганические соли натрия: Например, гипохлорит натрия ($NaOCl$) — активный компонент отбеливателей («Белизна»), получают по реакции:
$Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$
Также получают силикат натрия (жидкое стекло), фосфаты натрия (используются в СМС), сульфид натрия и другие соединения.
5. Органические соединения: Фенол, резорцин, различные красители, фармацевтические препараты.
6. Биодизель: Экологически чистое топливо, получаемое из растительных масел или животных жиров.

Ответ: На основе гидроксида натрия получают мыло, целлюлозу для бумаги и вискозы, глинозём для производства алюминия, отбеливатели (гипохлорит натрия), жидкое стекло, биодизель и множество других органических и неорганических веществ.