Химия
8 класс
Вопрос
Массовая доля кислорода в составе сложного эфира, образованного предельным одноатомным спиртом и предельной одноосновной карбоновой кислотой, равна 43,2 %. При взаимодействии 4,6 г спирта, входящего в состав эфира, с избытком натрия образуется 1,12 л (н.у.) Н2. Определите формулу кислоты, входящей в состав эфира.
Ответ
Рассчитываем количество водорода:
$\nu (H_{2}) = \frac{m(H_{2})}{M(H_{2})}$;
$\nu (H_{2}) = \frac{1,12}{22,4} = 0,05 моль$.
Поскольку спирт с натрием реагирует по уравнению
$2C_{n}H_{2n+1}OH + 2Na \rightarrow 2C_{n} H_{2n + 1}ONa + H_{2}$,
выражаем его количество:
$\nu (C_{n}H_{2n+1}OH) = \frac{m(C_{n}H_{2n+1}OH)}{M(C_{n}H_{2n+1}OH)}$;
$\nu (C_{n}H_{2n+1}OH) = \frac{4,6}{M(C_{n}H_{2n+1}OH)}$.
Согласно уравнению реакции
$\nu (C_{n}H_{2n+1}OH) = 2 \nu (H_{2})$.
Переписываем уравнение, подставив значения количеств веществ спирта и водорода:
$\frac{4,6}{M(C_{n}H_{2n+1}OH)} = 2 \cdot 0,05$.
Решаем уравнение:
$M(C_{n}H_{2n+1}OH) = 46 г/моль$.
С учетом того, что
$M(C_{n}H_{2n+1}OH) = nM(C) + (2n+1)M(H) + M(OH)$,
рассчитываем $n$:
$46 = 12n + 2n + 1 + 17; n = 2$.
Следовательно, формула спирта - $C_{2}H_{5}OH$.
Формула эфира в общем виде будет выглядеть так:
$C_{n}H_{2n+1} - COOC_{2}H_{5}$.
Выбираем образец эфира массой 100 г. Вычисляем массу кислорода в составе образца:
$m(O) = \frac{ \omega (O) \cdot m(образца)}{100 \text{ %}}$;
$m(O) = \frac{43,2 \cdot 100}{100} = 43,2 г$.
Находим количество кислорода:
$\nu (O) = \frac{m(O)}{М(O)}; \nu (O) = \frac{43,2}{16} = 2,7 моль$.
Выражаем количество эфира:
$\nu (C_{n}H_{2n + 1} - COOC_{2}H_{5}) = \frac{ m(C_{n}H_{2n+1} - COOC_{2}H_{5})}{M(C_{n}H_{2n+1} - COOC_{2}H_{5})}$;
$\nu (C_{n}H_{2n + 1} - COOC_{2}H_{5}) = \frac{100}{M(C_{n}H_{2n + 1} - COOC_{2}H_{5})}$.
Из формулы эфира
$C_{n}H_{2n + 1} - COOC_{2}H_{5}$
следует, что
$\nu (C_{n}H_{2n+1} - COOC_{2}H_{5}) = 0,5 \nu (O)$.
В уравнение подставляем значения количеств эфира и кислорода:
$\frac{10)}{M(C_{n}H_{2n+1} - COOC_{2}H_{5})} = 0,5 \cdot 2,7$.
Решаем уравнение:
$M(C_{n}H_{2n+1} - COOC_{2}H_{5}) = 74 г/моль$.
С учетом того, что
$M(C_{n}H_{2n+1} - COOC_{2}H_{5}) = nM(C) + (2n + 1)M(H) + M(COOC_{2}H_{5})$,
рассчитываем $n$:
$74 = 12n + 2n + 1 + 73; n = 0$.
Тогда формула кислоты имеет вид - $HCOOH$.