Номер 427, страница 97 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

427. Молярная масса спирта, принадлежащего к гомологическому ряду метанола, равна 102 г/моль.

a) Установите молекулярную формулу спирта.

б) Приведите структурные формулы и названия всех первичных спиртов, имеющих такую молекулярную формулу.

а) Установите молекулярную формулу спирта.

Дано:

Молярная масса спирта $M = 102 \text{ г/моль}$.
Спирт принадлежит к гомологическому ряду метанола.

$M = 102 \text{ г/моль} = 0.102 \text{ кг/моль}$
Для удобства химических расчетов будем использовать значение в г/моль.

Найти:

Молекулярную формулу спирта — ?

Решение:

Общая формула для спиртов гомологического ряда метанола (насыщенных одноатомных спиртов) — $C_nH_{2n+2}O$.

Молярная масса ($M$) для этой общей формулы вычисляется на основе относительных атомных масс элементов: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$. $M(C_nH_{2n+2}O) = n \cdot Ar(C) + (2n+2) \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O)$ $M = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+2) + 16 = 12n + 2n + 2 + 16 = 14n + 18$

Используя данное в условии значение молярной массы, составим и решим уравнение относительно $n$: $14n + 18 = 102$ $14n = 102 - 18$ $14n = 84$ $n = \frac{84}{14}$ $n = 6$

Следовательно, в молекуле спирта содержится 6 атомов углерода. Подставим найденное значение $n=6$ в общую формулу $C_nH_{2n+2}O$: $C_6H_{2 \cdot 6 + 2}O \Rightarrow C_6H_{14}O$

Ответ: Молекулярная формула спирта $C_6H_{14}O$.

б) Приведите структурные формулы и названия всех первичных спиртов, имеющих такую молекулярную формулу.

Решение:

Первичные спирты — это спирты, в которых гидроксильная группа $(–OH)$ связана с первичным атомом углерода (атомом углерода, который соединен только с одним другим атомом углерода). Общая структура таких спиртов $R-CH_2OH$. Для формулы $C_6H_{14}O$ необходимо найти все возможные структурные изомеры, являющиеся первичными спиртами.

Существует 8 таких спиртов:

1. На основе углеродного скелета гексана (неразветвленная цепь):
$CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-OH$ — гексан-1-ол

2. На основе углеродных скелетов метилпентана (разветвленная цепь из 5 атомов углерода):
$CH_3-CH_2-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-OH$ — 2-метилпентан-1-ол
$CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-OH$ — 3-метилпентан-1-ол
$CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_2-OH$ — 4-метилпентан-1-ол

3. На основе углеродных скелетов с основной цепью из 4 атомов:
$CH_3-CH_2-CH(CH_2CH_3)-CH_2-OH$ — 2-этилбутан-1-ол
$CH_3-CH(CH_3)-CH(CH_3)-CH_2-OH$ — 2,3-диметилбутан-1-ол
$CH_3-CH_2-C(CH_3)_2-CH_2-OH$ — 2,2-диметилбутан-1-ол
$CH_3-C(CH_3)_2-CH_2-CH_2-OH$ — 3,3-диметилбутан-1-ол

Ответ: Существует 8 изомерных первичных спиртов с молекулярной формулой $C_6H_{14}O$:
1. Гексан-1-ол: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-OH$
2. 2-метилпентан-1-ол: $CH_3-CH_2-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-OH$
3. 3-метилпентан-1-ол: $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-OH$
4. 4-метилпентан-1-ол: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_2-OH$
5. 2-этилбутан-1-ол: $CH_3-CH_2-CH(CH_2CH_3)-CH_2-OH$
6. 2,3-диметилбутан-1-ол: $CH_3-CH(CH_3)-CH(CH_3)-CH_2-OH$
7. 2,2-диметилбутан-1-ол: $CH_3-CH_2-C(CH_3)_2-CH_2-OH$
8. 3,3-диметилбутан-1-ол: $CH_3-C(CH_3)_2-CH_2-CH_2-OH$