Номер 560, страница 124 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

560. Вещество А вступает в реакцию «серебряного зеркала» с образованием вещества Б. Б реагирует с метанолом, образуя вещество В. При сгорании 1 моль В выделяется в 1,5 раза больше углекислого газа, чем при сгорании 1 моль Б. Установите формулы веществ А—В. Приведите уравнения протекающих реакций.

Дано:

1. Вещество А вступает в реакцию «серебряного зеркала» с образованием вещества Б.
2. Вещество Б реагирует с метанолом ($CH_3OH$) с образованием вещества В.
3. При сгорании 1 моль вещества В выделяется в 1,5 раза больше углекислого газа ($CO_2$), чем при сгорании 1 моль вещества Б.

Найти:

Формулы веществ А, Б, В.
Уравнения протекающих реакций.

Решение:

1. Реакция «серебряного зеркала» — это качественная реакция на альдегидную группу. Следовательно, вещество А является альдегидом. При окислении альдегида образуется соответствующая ему карбоновая кислота (в виде соли). Значит, вещество Б — это карбоновая кислота.

2. Вещество Б (карбоновая кислота) реагирует с метанолом ($CH_3OH$) с образованием вещества В. Это реакция этерификации, продуктом которой является сложный эфир. Следовательно, В — это метиловый эфир кислоты Б.

3. Сравним состав веществ Б и В. Вещество В (сложный эфир $R-COOCH_3$) отличается от вещества Б (карбоновая кислота $R-COOH$) тем, что атом водорода в карбоксильной группе заменен на метильную группу $-CH_3$. Это означает, что в молекуле вещества В на один атом углерода и два атома водорода больше, чем в молекуле вещества Б (разница в составе соответствует группе $-CH_2-$).

4. Пусть в молекуле вещества Б содержится $x$ атомов углерода. Тогда при полном сгорании 1 моль вещества Б образуется $x$ моль углекислого газа ($CO_2$).
Поскольку в молекуле вещества В на один атом углерода больше, в ней содержится $(x+1)$ атомов углерода. При полном сгорании 1 моль вещества В образуется $(x+1)$ моль $CO_2$.

5. Используя условие задачи, составим и решим уравнение, где $n(CO_2)_В$ и $n(CO_2)_Б$ - количества вещества $CO_2$, образующегося при сгорании В и Б соответственно:
$n(CO_2)_В = 1.5 \cdot n(CO_2)_Б$
$x + 1 = 1.5 \cdot x$
$1 = 1.5x - x$
$1 = 0.5x$
$x = 2$

6. Таким образом, в молекуле вещества Б содержится 2 атома углерода. Так как Б — это карбоновая кислота, её формула — $CH_3COOH$ (уксусная или этановая кислота).
- Вещество А — это соответствующий альдегид, то есть альдегид с двумя атомами углерода. Его формула — $CH_3CHO$ (уксусный альдегид или этаналь).
- Вещество В — это метиловый эфир уксусной кислоты. Его формула — $CH_3COOCH_3$ (метилацетат).

Установите формулы веществ А—В.
- Вещество А — уксусный альдегид (этаналь).
- Вещество Б — уксусная кислота (этановая кислота).
- Вещество В — метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты).

Ответ: Формула вещества А: $CH_3CHO$. Формула вещества Б: $CH_3COOH$. Формула вещества В: $CH_3COOCH_3$.

Приведите уравнения протекающих реакций.
1. Окисление вещества А (уксусного альдегида) аммиачным раствором оксида серебра:
$CH_3CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} CH_3COONH_4 + 2Ag{\downarrow} + 3NH_3 + H_2O$
2. Реакция этерификации вещества Б (уксусной кислоты) с метанолом:
$CH_3COOH + CH_3OH \rightleftharpoons_{H^+, t} CH_3COOCH_3 + H_2O$

Ответ:
$CH_3CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} CH_3COONH_4 + 2Ag{\downarrow} + 3NH_3 + H_2O$
$CH_3COOH + CH_3OH \rightleftharpoons_{H^+, t} CH_3COOCH_3 + H_2O$