Химия
8 класс
Вопрос
Пары 0,071 г некоторого органического вещества вытесняют из эвдиометра 55см3 воздуха, измеренного при температуре 20∘С и давлении 780,4 мм рт. ст. (давление насыщенного водяного пара при 20∘С равно 17 мм рт. ст.). Высота столба воды в эвдиометре 46,2 см. Неизвестное вещество реагирует с щелочными металлами и не реагирует с щелочами.
а. Какова молекулярная масса исследуемого вещества, если известно, что плотность его паров по воздуху равна 1,11?
б. Из каких веществ получают данное соединение и какой объем этих веществ, измеренный при нормальных условиях, потребуется для получения 5 молей исследуемого органического вещества?
Ответ
Собственное давление паров (парциальное давление воздуха в эвдиохметре за вычетом давления водяных паров и давления столба воды высотой 46,2 см)
p1=p−(hмм13,6+pH2O)=780,4−(46213,6+17)=729,5 мм рт. ст.,
p1=729,5:760=0,96 атм,
pV=nRT=mMRT,
откуда
M1=mRTpV=0,072⋅0,082⋅2930,96⋅0,055=32,
M2=28,76⋅Dв=28,76⋅1,11=32,
M1=M2 т. е. М=32 (по двум измерениям).
Единственное органическое вещество с такой молекулярной массой имеет состав CH4O, т. е. неизвестное вещество - метанол CH3OH, который реагирует с щелочными металлами, но не реагирует с растворами щелочей.
Метанол можно получить синтетически
CO+2H2p,t∘→катализаторCH3OH.
Для получения 5 молей CH3OH требуется 5 молей CO и 10 молей H2, т. е. 15 молей газовой смеси (при 100 %-ном выходе), которая займет при нормальных условиях объем 15⋅22,4=336 л.
(В условии задачи утверждается, что метанол не реагирует со щелочами. Это утверждение ошибочно - при растворении щелочей в метаноле и других спиртах устанавливается равновесие
CH3OH+NaOH⇌CH3ONa+H2O,
которое в водных растворах смещено почти полностью влево, но если удалять воду [например, отгонкой тройной азео-тропной (нераздельно кипящей) смеси бензол + метанол + вода], то можно сместить равновесие вправо и получить сухой метилат натрия, который при растворении в воде (избыток воды) почти нацело прогидролизуется.)