Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Формула уксусной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Уксусная кислота (этановая кислота, метанкарбоновая кислота) — органическое вещество с формулой CH_{3}COOH. Слабая, предельная одноосно́вная карбоновая кислота.

Химическая и структурная формулы уксусной кислоты

Химическая формула: CH3COOH

Брутто-формула: C2H4O2

Структурная формула:

Структурная и химическая формула уксусной кислоты

Молярная масса: 60,05 г/моль.

Уксусная кислота – предельная одноосновная карбоновая кислота. Образует соли – ацетаты.

Слабая кислота, константа диссоциации Ka=1,75 •10–5, рКа = 4,76.

Физические свойства уксусной кислоты

Уксусная кислота — бесцветная жидкость с резким характерным запахом, кислым вкусом. Гигроскопична, неограниченно растворяется в воде. Существует в виде димеров. Безводная уксусная кислота называется ледяной, поскольку при замерзании образует льдовидную массу.

Химические свойства уксусной кислоты

Уксусная кислота проявляет все основные свойствами карбоновых кислот.

  • Взаимодействует с активными металлами с образованием водорода и соответствующих солей (ацетатов):

        \[    Mg + 2CH_{3}COOH = (CH_{3}COO)_{2}Mg + H_{2} \uparrow \]

  • Взаимодействует с оксидами металлов:

        \[    CaO + 2CH_{3}COOH = (CH_{3}COO)_{2}Ca + H_{2}O \]

  • Взаимодействует с гидроксидами металлов:

        \[    NaOH + CH_{3}COOH \to CH_{3}COONa + H_{2}O \]

  • В присутствии серной кислоты вступает в реакцию этерификации с образованием сложных эфиров:

        \[    CH_{3}COOH + С_{2}H_{5}ОН \to CH_{3}COOC_{2}H_{5} + 2H_{2}O \]

  • Вступает в реакции галогенирования с образованием галогенуксусных кислот:

        \[    CH_{3}COOH + Cl_{2} \to CH_{2}ClCOOH + HCl \]

  • Реакция горения:

        \[    CH_{3}COOH + O_{2} \to CO_{2} + 2H_{2}O \]

Качественной реакцией на соли уксусной кислоты является взаимодействие с сильными кислотами. Уксусная кислота слабая и вытесняется сильными кислотами из растворов солей, при этом появляется ее характерный запах:

    \[    CH_{3}COO^{-} + H^{+} \to CH_{3}COOH \]

Получение. Наиболее экономически выгодный промышленный способ получения уксусной кислоты – карбонилирование метанола моноксидом углерода, катализатор – соли родия, промотор – иодид-ионы:

    \[    CH_{3}OH + CO \to CH_{3}COOH \]

Биохимический способ – окисление этанола:

    \[    CH_{3}CH_{2}OH + O_{2} \to CH_{3}COOH + H_{2}O \]

Водные растворы уксусной кислоты используются в пищевой промышленности (пищевая добавка E260), бытовой кулинарии, и консервировании. Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ, в качестве растворителя.

Концентрированная уксусная кислота (с концентрацией более 30%) способна вызывать химические ожоги. Пары уксусной кислоты раздражают слизистые оболочки верхних дыхательных путей

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Вычислите рН раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией 1 моль/л, константа диссоциации которой равна 1,75 • 10–5.
Решение Запишем уравнение диссоциации уксусной кислоты:

    \[    CH_{3}COOH \leftrightarrow CH_{3}COO^{-} + H^{+} \]

Константа диссоциации кислоты:

    \[    K_a=\frac{[CH_3COO^-][H^+]}{[CH_3COOH]} \]

Обозначим за х концентрацию ионов водорода х = [H+], тогда выражение для константы диссоциации примет вид:

    \[    K_a=\frac{x^2}{C-x} \]

Отсюда

    \[    x=\sqrt{K_a(C-x)} \]

Поскольку уксусная кислота – слабая, то x << C, то полученное выражение можно упростить:

x=\sqrt{K_aC}=\sqrt{1,75 \cdot 10^{-5} \cdot 1}=0,004183 моль/л

pH – отрицательный десятичный логарифм равновесной концентрации ионов водорода Н+. Поскольку х = [H+], то

    \[    pH = - lg [H^{+}] = - lg (0,004183) = 2,38 \]

Ответ рН раствора равен 2,38
ПРИМЕР 2
Задание Вычислить pH раствора, полученного при добавлении к 10 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты 5 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия. Константа диссоциации уксусной кислоты Kа = 1,75 •10–5.
Решение Суммарный объем раствора будет равен:

V = Vисх (CH_{3}COOH) + Vисх (NaOH) = 10 + 5 = 15 мл

При сливании растворов протекает реакция:

    \[    CH_{3}COOH + NaOH = CH_{3}COONa + H_{2}O \]

Рассчитаем количества вещества уксусной кислоты и гидроксида натрия:

nисх (CH_{3}COOH) = C_{M}исх (CH_{3}COOH) \cdot Vисх (CH_{3}COOH) = 0,1 \cdot 0,01 = 0,001 моль

nисх (NaOH) = C_{M}исх (NaOH) \cdot Vисх (NaOH) = 0,1 \cdot 0,005 = 0,0005 моль

По уравнению реакции n(CH3COOH) = n(NaOH), а в нашем случае n(CH3COOH) > n(NaOH), следовательно, уксусная кислота взята в избытке. После протекания реакции в растворе будут находиться уксусная кислота и ацетат натрия, т.е. мы получили буферную систему.

Рассчитаем концентрацию ацетата натрия в полученном растворе:

n(CH_{3}COONa) = n(NaOH) = 0,0005 моль

C(CH_{3}COONa) = n(CH_{3}COONa) / V = 0,0005 / 0,015 = 0,033 моль/л

Концентрация уксусной кислоты в растворе будет равна:

n(CH_{3}COOH) = nисх (CH_{3}COOH) - nисх (NaOH) = 0,001 - 0,0005 = 0,0005 моль

C(CH_{3}COOН) = n(CH_{3}COOН) / V = 0,0005 / 0,015 = 0,033 моль/л

Концентрация ионов водорода в буферном растворе рассчитывается по формуле:

где Ka – константа диссоциации уксусной кислоты.

Тогда:

[H^+]=\frac{K_a \cdot C_{CH_3COOH}}{C_{CH_3COONa}}=\frac{1,74 \cdot 10^{-5} \cdot 0,033}{0,033}=1,74 \cdot 10^{-5} моль/л

Рассчитаем рН раствора:

    \[    pH = - lg [H^{+}] = - lg (1,74 \cdot 10^{-5}) = 4,76 \]

Ответ рН полученного раствора равен 4,76.