Номер 267, страница 65 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

267. При нагревании спирта состава $C_n H_{2n+1} OH$ массой 9,2 г с концентрированной серной кислотой образовался алкен массой 5,6 г. Установите формулу алкена.

Дано:

$m(C_n H_{2n+1}OH) = 9,2 \text{ г}$

$m(C_n H_{2n}) = 5,6 \text{ г}$

$m(C_n H_{2n+1}OH) = 0,0092 \text{ кг}$

$m(C_n H_{2n}) = 0,0056 \text{ кг}$

Найти:

Формулу алкена - ?

Решение:

При нагревании одноатомных насыщенных спиртов с концентрированной серной кислотой происходит реакция внутримолекулярной дегидратации с образованием алкена и воды. Общее уравнение реакции выглядит следующим образом:

$C_n H_{2n+1}OH \xrightarrow{H_2SO_4(конц.), t>140°C} C_n H_{2n} + H_2O$

Согласно закону сохранения массы, масса продуктов реакции равна массе исходных веществ. В данном случае масса образовавшейся воды равна разности масс исходного спирта и полученного алкена:

$m(H_2O) = m(C_n H_{2n+1}OH) - m(C_n H_{2n})$

$m(H_2O) = 9,2 \text{ г} - 5,6 \text{ г} = 3,6 \text{ г}$

Вычислим молярную массу воды:

$M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

Выразим молярную массу алкена с общей формулой $C_n H_{2n}$ через $n$:

$M(C_n H_{2n}) = n \cdot M(C) + 2n \cdot M(H) = 12n + 2n = 14n \text{ г/моль}$

Из уравнения реакции следует, что количества вещества (число молей) образовавшегося алкена и воды равны:

$\nu(C_n H_{2n}) = \nu(H_2O)$

Количество вещества $\nu$ связано с массой $m$ и молярной массой $M$ соотношением $\nu = \frac{m}{M}$. Подставим данные в уравнение для молей:

$\frac{m(C_n H_{2n})}{M(C_n H_{2n})} = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)}$

$\frac{5,6}{14n} = \frac{3,6}{18}$

Упростим правую часть уравнения:

$\frac{3,6}{18} = 0,2$

Теперь решим уравнение относительно $n$:

$\frac{5,6}{14n} = 0,2$

$5,6 = 0,2 \cdot 14n$

$5,6 = 2,8n$

$n = \frac{5,6}{2,8} = 2$

Зная значение $n=2$, мы можем установить формулу алкена, подставив $n$ в общую формулу $C_n H_{2n}$:

$C_2H_{2 \cdot 2} = C_2H_4$

Таким образом, искомый алкен — этен (этилен).

Ответ: Формула алкена - $C_2H_4$.