Как уксусная кислота реагирует с металлами

Обновлено: 18.05.2024

Карбоновые кислоты – органические кислоты. Они входят в состав живых организмов и участвуют в метаболизме. Химические свойства карбоновых кислот обуславливаются наличием карбоксильной группы -СООН. К ним относятся уксусная, муравьиная, щавелевая, масляная и ряд других кислот.

Общее описание

Существует несколько способов получения карбоновых кислот:

окисление спиртов – C₂H₅OH + O2 → CH₃COOH + H₂O (из этанола образуется уксусная кислота);
окисление альдегидов – CH₃COH + [O] → CH₃COOH;
окисление бутана – 2C₄H₁₀ + 5O₂ → 4CH₃COOH + 2H₂O;
карбонилирование спирта – CH₃ + CO → CH₃COOH;
разложение щавелевой кислоты для получения муравьиной кислоты – C₂H₂O₄ → HCOOH + CO₂;
взаимодействие солей с концентрированной серной кислотой – CH₃COONa + H₂SO₄ → CH₃COOH + NaHSO₄.

Физические свойства карбоновых кислот:

температура кипения выше, чем у соответствующих углеводородов и спиртов;
хорошая растворимость в воде – растворяются на катионы водорода и анионы кислотного остатка (являются слабыми электролитами);
увеличение числа атомов углерода уменьшает силу кислот.

Карбоновые кислоты имеют прочные водородные связи (прочнее, чем у спиртов), что обуславливается высоким положительным зарядом на атоме водорода в карбоксильной группе.

Взаимодействие

Карбоновые кислоты изменяют окраску индикаторов. Лакмус и метилоранж становятся красными.

В таблице химических свойств карбоновых кислот описано взаимодействие кислот с другими веществами.

Реакции

Результат

Пример

Выделяется водород, образуются соли

Образуются соль и вода

С основаниями (нейтрализация)

Выделяются углекислый газ и вода

С солями слабых кислот

Образуется неорганическая кислота

С аммиаком или гидроксидом аммония

Образуется ацетат аммония. При взаимодействии с гидроксидом выделяется вода

Со спиртами (этерификация)

Образуются сложные эфиры

Соли, образующиеся при взаимодействии веществ с муравьиной кислотой, называются формиатами, с уксусной кислотой – ацетатами.

Декарбоксилирование

Отщепление карбоксильной группы называется процессом декарбоксилирования, который происходит в следующих случаях:

при нагревании солей в присутствии твёрдых щелочей с образованием алканов – RCOONa_тв + NaOH_тв → RH + Na₂CO₃;
при нагревании твёрдых солей – (СН₃СОО)₂Са → СН₃-СО-СН₃ + СаСО₃;
при прокаливании бензойной кислоты – Ph-COOH → PhH + CO₂;
при электролизе растворов солей – 2RCOONa + Н₂О → R-R + 2CO₂ + 2NaOH.

Что мы узнали?

Из урока 10 класса узнали об основных химических и физических свойствах карбоновых кислот. Они образуются при окислении спиртов, альдегидов, бутана, в процессе карбонилирования, разложения, взаимодействия с серной кислотой. Кислоты хорошо растворяются в воде и закипают при более высоких температурах, чем спирты. В процессе декарбоксилирования отщепляется группа -СООН. Карбоновые кислоты взаимодействуют с солями, металлами, оксидами, гидроксидами, солями, аммиаком.

Исследовательская работа на тему: "Влияние уксусной кислоты на металл"

Меня зовут Ермолаева Виктория. Я учусь в третьем классе, и у меня ещё нет такого предмета, как химия. А в моей комнате есть научная лаборатория с оборудованием и настоящими реактивами. Мне очень нравится проводить опыты, смешивать разные составы, изучать различные вещества и жидкости, узнавать новое и делать открытия.

Я - исследователь от природы и очень люблю задавать вопросы. В процессе любого исследования, как и любого познания, вопрос играет ключевую роль. Можно без преувеличения сказать, что познание начинается с вопроса. Да, это верно, и моя работа началась с вопроса: «Как уксусная кислота влияет на металлы?»

Объекты исследования : железный гвоздь и скрепка в пробирках с уксусной кислотой

Цель исследования.

Выяснить, что произойдет с металлическими предметами под воздействием уксусной кислоты.

Задачи исследования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. Изучить объекты исследования.

2. Провести опыт.

3. Сделать вывод.

Моя гипотеза: в уксусной кислоте железо разрушается, то есть ржавеет.

Чтобы провести данное исследование, мы с учителем Еленой Владимировной, изучили специальную литературу (авторы указаны в списке литературы). При участии моей семьи я ставила опыты, наблюдала, анализировала и делала выводы.

Теоретическая часть

В процессе исследования мне понадобились железный (металлический) предмет и уксусная кислота. Изучив каждый компонент исследования, я узнала:

Железо - это элемент 8 группы четвертого периода Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 26. Обозначается символом Fe . Это один из самых распространенных металлов в земной коре. Оно имеет серебристо – белый цвет и высокую химическую реакционную способность.

Уксусная кислота одна из первых кислот, которая стала известна людям еще в древности. Обнаружено это было случайно – вследствие появления уксуса при скисании вина. В природе она встречается в растениях или в чистом виде, или в виде эфиров. Уксусная кислота принадлежит к так называемым жирным кислотам. В химическом чистом состоянии она представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Уксусная кислота находит громадное и разнообразное применение в жизни людей, а так же в промышленности.

Практическая часть

Я подготовила для опыта необходимые инструменты: пробирки, чашку Петри, мерный стаканчик. А так же защитные элементы: перчатки, очки, маску.

Приготовила химические элементы: уксусную кислоту, железо (стальной гвоздь и скрепку, покрытую хромовым напылением).

Я налила в мерный стаканчик 50мл уксусной кислоты.

Взяла из чашки Петри гвоздь, скрепку и поместила их в две разные пробирки.

С помощью мерного стаканчика налила в пробирки уксусную кислоту в равных пропорциях.

Все готово для исследования! Я начала свои наблюдения.

1-й день . Я увидела, что в процессе взаимодействия уксусной кислоты с железом начал выделятся водород. Это проявлялось появлением пузырьков, которые шли от металла к поверхности.

2-й день. Реакция выделения водорода продолжается, а гвоздь и скрепка остаются в первоначальном виде.

3-й день. В третий день наблюдения я вижу, что в первой пробирке водород еще выделяется, а уксусная кислота приобрела розоватый оттенок. Во второй пробирке водород выделяется в малых количестве.

Я пришла к выводу: так как гвоздь покрыт защитным слоем, то и реакция у него с уксусной кислотой небольшая. Поэтому я взяла третью пробирку, поместила в нее стальной винт и налила уксусную кислоту. Сразу же увидела бурную реакцию выделения водорода.

4 день. В нижней части пробирки со скрепкой, уксусная кислота осталась прозрачной, а в верхней части она приобрела оранжевый оттенок.

Во второй пробирке все осталось по-прежнему.

В третьей пробирке все еще наблюдается интенсивное выделение водорода. Уксусная кислота приобрела оранжевый оттенок, появился небольшой осадок, в виде мелких частиц.

5 день. В первой пробирке и во второй все без изменений. В третьей пробирке водород все еще активно выделяется, осадок увеличивается, а уксусная кислота приобретает насыщенно оранжевый оттенок.

6 день. В первой пробирке без изменений. Во второй пробирке уксусная кислота темнеет и приобретает красный оттенок. В третьей пробирке все реакции продолжаются.

7 день. В первой пробирке водород выделяется в малом количестве. Уксусная кислота поменяла цвет и стала бледно-оранжевого оттенка. Во второй пробирке водород выделяется в малом количестве. Уксусная кислота приобрела 3 оттенка. Внизу пробирки она осталась прозрачной, в середине светло-оранжевого оттенка, а вверху пробирки темно оранжевого цвета. В третьей пробирке водород все еще выделяется. Уксусная кислота приобрела темно оранжевый оттенок. А на стенках пробирки появился темный налет.

8 день. В первой пробирке все реакции продолжаются. Вторая пробирка без изменений. В третьей пробирке появляется осадок в большом количестве.

9-10 день. Во всех трех пробирках продолжаются реакции.

11 день. В первой и во второй пробирках без изменений. В третьей пробирке осадок поднялся на поверхность уксусной кислоты. А уксусная кислота начала светлеть.

12 день. В первых двух пробирках те же реакции. А в третьей пробирке уксусная кислота стала светлее, осадок остается на поверхности.

13 день. Во всех трех пробирках продолжаются реакции.

14 день. В первой пробирке уксусная кислота сохраняет два оттенка. Во второй пробирке все еще в небольшом количестве выделяется водород, уксусная кислота имеет темно оранжевый оттенок. В третьей пробирке так же выделяется водород, осадок усел на стенки пробирки, уксусная кислота стала светлой.

2 недели я наблюдала за реакцией уксусной кислоты и железа. Все реакции в пробирках завершились. Теперь посмотрю, что же произошло с металлическими изделиями, помещенными в пробирки.

Я взяла первую пробирку, вылила из нее уксусную кислоту и извлекла скрепку.

Поместив ее в чашку Петри, увидела, что скрепка не поменяла свой первоначальный вид.

Взяла вторую пробирку с гвоздем.

Слила с нее уксусную кислоту и так же увидела, что гвоздь не подвергся коррозии и остался таким, каким и был.

Я выполнила те же действия и с третьей пробиркой.

Винт подвергся коррозии, он почернел, его шляпка деформировалась, покрылась шершавым темным налетом.

Результаты опыта.

В первой пробирке со скрепкой покрытой хромовым напылением реакция была, но небольшая. Уксусная кислота не смогла повредить железо, благодаря защитному слою, которым была покрыта скрепка.

Во второй пробирке гвоздь был покрыт защитным слоем цинка. И, так же как и скрепка не подвергся коррозии под действием уксусной кислоты.

В третьей пробирке винт без защитного слоя, взаимодействуя с уксусной кислотой, показал бурную реакцию, в результате которой он подвергся коррозии и деформировался. Я наблюдала выпадения осадка темно красно-коричневого цвета. Этот осадок называется уксусной солью или по-другому ацетат железа.

Ацетат железа это красно-коричневые кристаллы, которые не растворяются в воде. Из энциклопедии я узнала, что эта соль употребляется в крашении, в ситценабивном деле, для окрашивания в черный цвет. А чистая соль находит применение в медицине.

Уксусная кислота не может повредить железо, если оно покрыто защитным слоем. Если же на железо не нанесен защитный слой, то в процессе реакции уксусной кислоты и железа происходит коррозия металла, а так же в процессе этой реакции получается уксусная соль, которую используют в ситценабивной промышленности и в медицине.

Презентация Лабораторная работа Карбоновые кислоты- химические свойства

Лабораторная работа №5
Химические свойства карбоновых кислот.

Перед началом эксперимента внимательно ознакомьтесь с инструкциями

Цель работы: Объяснить химические свойства карбоновых кислот.

Реактивы и оборудование: ацетат натрия, серная кислота (конц.), уксусная кислота, магний (порошок), цинк, гидроксид натрия, карбонат натрия, фенолфталеин, универсальная индикаторная бумага, прибор для получения и собирания кислоты, спиртовка, пробирку, вата, спички.

Сделайте общий вывод о проделанной работе.

Опыт 1. Получение уксусной кислоты.
В пробирку с ацетатом натрия прибавить 1- 2 мл концентрированной серной кислоты. Закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустите в другую пробирку вход в пробирку прикрыть ваткой, смотрите рисунок:

Смесь в пробирке осторожно нагревайте до тех пор, пока в приёмнике – пробирке не собёрётся 1 -2 мл жидкости. Прекратите нагревание, закройте спиртовку.
Опустите в пробирку с образовавшейся жидкости универсальную индикаторную бумагу. Как изменился цвет индикатора? Почему? Запишите уравнение диссоциации уксусной кислоты.
Опишите запах, образовавшейся жидкости? Соблюдайте осторожность при определении запаха! Составьте уравнение данной химической реакции.
Ход работы

Собрали прибор, как это показано на рисунке.
В пробирку поместили немного ацетата натрия и добавили рас-
твор H2SO4 (1:1). Пробирку закрыли пробкой с газоотводной
трубкой, конец которой поместили в другую, чистую пробирку.
Исходную пробирку нагрели.
Наблюдаем конденсацию уксусной
кислоты в приемнике, чувствуется резкий характерный запах
уксусной кислоты.

Опыт 2б. Взаимодействие уксусной кислоты с металлами.
Посмотрите видео-опыт «Взаимодействие уксусной кислоты с металлами»
В одну пробирку положите гранулу цинка, в другую порошок магния. В обе пробирки прилейте 1 мл уксусной кислоты. Что наблюдаете? Сравните скорость этих реакций? Запишите соответствующие уравнения химических реакций, назовите продукты, укажите тип реакции.

Во вторую пробирку добавили немного порошка магния, наблюдаем выделение газа. Составьте уравнение в молекулярном и ионном виде, назовите продукты реакции.

Взаимодействие уксусной кислоты с металлами
Уксусной кислоте, как и неорганическим кислотам, присущи общие свойства кислот. Убедимся в том, что эта кислота способна реагировать с металлами. В две пробирки поместим кусочки магния и цинка. Прильем к ним раствор уксусной кислоты. В пробирке с магнием идет энергичная реакция – выделяется водород. В пробирке с цинком, менее активным металлом, выделение водорода едва заметно.
2СН3СООН + Мg = H2 + ( CH3COO)2 Mg
2СН3СООН + Zn = H2 + ( CH3COO)2 Zn
При взаимодействии металлов с раствором уксусной кислоты образуется водород и соли уксусной кислоты. Соли уксусной кислоты называются ацетатами.
Оборудование: штатив для пробирок, пробирка, горелка, зажим для пробирок.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с кислотами.

Опыт 2а. Свойства карбоновых кислот.
Посмотрите видео-опыт «Взаимодействие уксусной кислоты с основаниями»
В пробирку налейте 1 мл гидроксида натрия и добавьте 1 каплю лакмуса.
Что наблюдаете?
Почему?
Почему происходит
обесцвечивание?
Запишите УХР,
назовите продукты.

Полученную кислоту разделили на 2 части. В первую пробирку
поместили лакмусовую бумажку, наблюдаем ее покраснение. (кислая среда) Затем прильем немного раствора гидроксида натрия. Помещенная в полученный раствор лакмусовая бумажка синеет (щелочная среда).

Опыт 2в. Взаимодействие уксусной кислоты с солями слабых неорганических кислот.
Посмотрите видео-опыт «Взаимодействие уксусной кислоты с карбонатом натрия»
В пробирку налейте 1 мл карбоната натрия и по каплям добавьте уксусную кислоту. Что наблюдаете? Почему?
Запишите УХР, назовите продукты.
1).Na2CO3 + 2 CH3COOH ---> 2CH3COONa + H2O + CO2
2Na(+) + CO3(-2) + 2 CH3COO(-) +2H(+) ---> 2CH3COO(-) +2Na(+) + H2O + CO2 CO3(-2) +2H(+) ---> H2O + CO2

1).Na2CO3 + 2 CH3COOH ---> 2CH3COONa + H2O + CO2
2Na(+) + CO3(-2) + 2 CH3COO(-) +2H(+) ---> 2CH3COO(-) +2Na(+) + H2O + CO2 CO3(-2) +2H(+) ---> H2O + CO2

Уксусная кислота – слабая кислота, однако она способна вытеснять более слабые кислоты из их солей, например, из солей угольной кислоты. Приготовим пробирку с раствором карбоната натрия, приливаем уксусную кислоту, начинается реакция с выделением углекислого газа, так как в растворе появилась угольная кислота. Она неустойчива и разлагается на углекислый газ и воду. Уксусная кислота вытеснила угольную кислоту из ее соли.

Опыт 3. Получение уксусно- этилового эфира
Посмотрите видео-опыт «Получение уксусно- этилового эфира»
В пробирку налейте 1 мл уксусной кислоты ,этилового спирта и концентрированной серной кислоты .Пробирку закрываем газоотводной трубкой, смесь нагреваем . Что наблюдаете? Почему? Обратите внимание на запах.
Запишите УХР, назовите продукты.

Проведем реакцию этерификации в приборе для получения галоидоалканов. В реакционную колбу поместим этиловый спирт, уксусную кислоту и концентрированную серную кислоту. Серная кислота используется как водоотнимающее средство. Так как реакция этерификации обратима, необходимо удалять воду. В холодильник нальем насыщенный раствор поваренной соли. В этом растворе растворимость эфира минимальна. При нагревании смеси образуется летучий уксусноэтиловый эфир.
Он конденсируется в холодильнике. Он легче воды и раствора соли. Поэтому он образует верхний слой жидкости. Для лучшей видимости прибавим в холодильник подкрашенную воду. Эфир растворяет краситель, и верхний слой становится хорошо заметен.
СН3СООН + С2Н5ОН = H2О + CH3COOС2Н5
Оборудование: прибор для получения галоидоалканов, штатив, горелка, огнезащитная прокладка, мерный цилиндр, мерная пробирка, 1 – электронагреватель; 2 – колба круглодонная; 3 – ловушка Дина - Старка; 4 – холодильник Либиха.

УРОК ОКОНЧЕН
СПАСИБО ЗА УРОК

Краткое описание документа:

Лабораторная работа для СПО

Химические свойства Карбоновых кислот

1. Перечислите способы применения уксусной, стеариновой кислот и метаналя (формальдегида).

2. Что образуется при окислении альдегидов?

3. Почему при взаимодействии альдегидов с гидрокисдом меди (II) появляется желтый, а затем красный осадок? Напишите уравнения соответствующих реакций.

4. Как называется реакция взаимодействия альдегидов с оксидом серебра (I) и с гидроксидом меди? Напишите соответствующие реакции.

5. Как уксусная кислота реагирует с магнием и цинком? Сравните скорость этих реакций и напишите уравнения в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

6. Какие свойства уксусной кислоты сходны со свойствами минеральных кислот? Изобразите электронную формулу уксусной кислоты (с пояснениями, как происходит перекрывание и сдвиг электронных облаков при образовании химических связей в карбоксильной группе).

Цель работы, рабочее задание
Порядок проведения опытов
Химические реакции, подтверждающие опыты
Выводы
Ответы на контрольные вопросы

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Урок по химии на тему "Карбоновые кислоты" (10 класс)

Карбоновыми кислотами называются функциональные кислородсодержащие вещества, в молекулах которых с углеводородным радикалом связана одна или несколько карбоксильных групп:

Исследуем свойства уксусной кислоты.

Немного истории.
Уксус является продуктом брожения вина. Первое упоминание о его практическом применении относится к третьему веку до н. э. Греческий ученый Теофраст впервые описал действие уксуса на металлы, приводящее к образованию некоторых используемых в искусстве пигментов. В Древнем Риме готовили специально прокисшее вино в свинцовых горшках. В результате получался очень сладкий напиток, который называли «сапа». А во времена Эпохи Возрождения уксусную кислоту получали путём возгонки ацетатов некоторых металлов, в частности, ацетат меди (2). Так же следует отметить, что свойства уксусной кислоты изменяются в зависимости от количества воды. В конце XIX — начале XX века большую часть уксусной кислоты получали перегонкой древесины. В то время основным производителем уксусной кислоты являлась Германия.

Модель молекулы уксусной кислоты

Физические свойства
Уксусная кислота представляет собой бесцветную жидкость с характерным резким запахом и кислым вкусом. Гигроскопична. Неограниченно растворима в воде. Смешивается со многими растворителями; в уксусной кислоте хорошо растворимы органические соединения и газы, такие как HF, HCl, HBr, HI и другие.

Безводная уксусная кислота при ее охлаждении примерно до 15 0С переходит в кристаллическое состояние. В этом состоянии она очень похожа по внешнему виду на лед. Поэтому безводную уксусную кислоту называют ледяной. Приготовим охлаждающую смесь из воды и льда. Опустим в нее пробирку с уксусной кислотой. Через некоторое время уксусная кислота кристаллизуется.

Замораживание уксусной кислоты

Уксусной кислоте, как и неорганическим кислотам, присущи общие свойства кислот. Убедимся в том, что эта кислота способна реагировать с металлами. В две пробирки поместим кусочки магния и цинка. Прильем к ним раствор уксусной кислоты. В пробирке с магнием идет энергичная реакция – выделяется водород. В пробирке с цинком, менее активным металлом, выделение водорода едва заметно.
2СН3СООН + Мg = H2 + ( CH3COO)2 Mg
2СН3СООН + Zn = H2 + ( CH3COO)2 Zn
При взаимодействии металлов с раствором уксусной кислоты образуется водород и соли уксусной кислоты. Соли уксусной кислоты называются ацетатами.

Взаимодействие уксусной кислоты с металлами

Взаимодействие уксусной кислоты с оксидом меди (II)
Как и неорганические кислоты, уксусная кислота реагирует с оксидами металлов. Проведем реакцию между оксидом меди (II) и уксусной кислотой. При обычных условиях реакция идет очень медленно. Нагреем смесь на пламени горелки. Наблюдается растворение оксида меди и появление голубой окраски раствора. В пробирке образовался ацетат меди (II).
2СН3СООН + CuO = H2О + ( CH3COO)2 Cu

Взаимодействие уксусной кислоты с оксидом меди (II)

Взаимодействие уксусной кислоты с раствором щелочи
Реакция нейтрализации характерна для всех кислот. Нальем в бюретку раствор уксусной кислоты. В колбу для титрования – раствор гидроксида натрия. Прибавим к щелочи немного фенолфталеина. Раствор окрашивается в малиновый цвет. Прибавляем из бюретки раствор кислоты к раствору щелочи. Происходит нейтрализация щелочи. Когда вся щелочь переходит в соль – малиновая окраска исчезает. В растворе образовалась соль – ацетат натрия.
СН3СООН + NaOH = CH3COONa + H2O

Взаимодействие уксусной кислоты с раствором щелочи

Реакция уксусной кислоты с мелом.
Наблюдения: реакция протекает достаточно активно. Мел практически полностью растворяется в уксусной кислоте.
Запись реакции:

2CH3COOH + CaCO3 → (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O

В результате реакции образуется ацетат кальция, вода и выделяется углекислый газ.

В данном случае берётся небольшой кусочек мела, стакан (любой) и уксусная кислота.
Взаимодействие уксусной кислоты с мелом

Реакция уксусной кислоты с содой.
Наблюдения: реакция протекает очень быстро. Наблюдается большое количество пены.
Запись реакции:

CH3СООН + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O

В результате реакции образуется ацетат натрия и вода. Выделяется углекислый газ.
Вывод: данная химическая реакция применяется при выпечке. Выделившийся в результате реакции углекислый газ делает выпечку более пышной и воздушной.
Химические свойства

Взаимодействие уксусной кислоты с пищевой содой
При смешивании с уксусом, реакция происходит моментально. Сразу же выделяется большое количество пены.

Горение уксусной кислоты на воздухе
Безводная уксусная кислота – огнеопасное вещество, ее пары легко загораются. Убедимся в этом. Нагреем уксусную кислоту до кипения. При поднесении горящей лучины пары кислоты загораются. При горении уксусной кислоты образуются углекислый газ и вода.
СН3СООН + 2О2 = 2H2О + 2СО2
Склянки с уксусной кислотой хранят в металлических контейнерах.

Горение уксусной кислоты

СН3СООН + С2Н5ОН = H2О + CH3COOС2Н5
В реакционную колбу поместим этиловый спирт, уксусную кислоту и концентрированную серную кислоту. Серная кислота используется как водоотнимающее средство. Так как реакция этерификации обратима, необходимо удалять воду. В холодильник нальем насыщенный раствор поваренной соли. В этом растворе растворимость эфира минимальна. При нагревании смеси образуется летучий уксусноэтиловый эфир. Он конденсируется в холодильнике. Он легче воды и раствора соли. Поэтому он образует верхний слой жидкости. Для лучшей видимости прибавим в холодильник подкрашенную воду. Эфир растворяет краситель, и верхний слой становится хорошо заметен.
Химические свойства

Применение уксусной кислоты

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Читайте также: