Номер 566, страница 126 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

566. В результате окисления гомолога муравьиного альдегида массой 1,76 г аммиачным раствором оксида серебра получена кислота массой 2,40 г. Установите формулу альдегида.

Дано:

$m(\text{альдегид}) = 1,76 \text{ г}$

$m(\text{кислота}) = 2,40 \text{ г}$

Найти:

Формулу альдегида.

Решение:

Реакция окисления альдегида аммиачным раствором оксида серебра (реакция "серебряного зеркала") приводит к образованию соответствующей карбоновой кислоты (в виде ее аммонийной соли). В общем виде для гомологов муравьиного альдегида (насыщенных одноатомных альдегидов) уравнение реакции можно записать так:

$R-CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow R-COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$

При последующей обработке реакционной смеси кислотой из аммонийной соли образуется карбоновая кислота $R-COOH$.

Из схемы превращения $R-CHO \rightarrow R-COOH$ видно, что из 1 моль альдегида образуется 1 моль кислоты. Следовательно, их количества вещества равны:

$n(\text{альдегид}) = n(\text{кислота})$

Общая формула гомологов муравьиного альдегида (насыщенных альдегидов) – $C_nH_{2n}O$.

Общая формула соответствующих им карбоновых кислот – $C_nH_{2n}O_2$.

Выразим молярные массы через $n$:

$M(C_nH_{2n}O) = 12 \cdot n + 1 \cdot 2n + 16 = (14n + 16) \text{ г/моль}$

$M(C_nH_{2n}O_2) = 12 \cdot n + 1 \cdot 2n + 16 \cdot 2 = (14n + 32) \text{ г/моль}$

Количество вещества $n$ находится по формуле $n = \frac{m}{M}$. Подставим выражения в уравнение равенства количеств веществ:

$\frac{m(\text{альдегид})}{M(\text{альдегид})} = \frac{m(\text{кислота})}{M(\text{кислота})}$

$\frac{1,76}{14n + 16} = \frac{2,40}{14n + 32}$

Решим это уравнение относительно $n$:

$1,76 \cdot (14n + 32) = 2,40 \cdot (14n + 16)$

$24,64n + 56,32 = 33,6n + 38,4$

$33,6n - 24,64n = 56,32 - 38,4$

$8,96n = 17,92$

$n = \frac{17,92}{8,96} = 2$

Следовательно, в молекуле альдегида 2 атома углерода. Его молекулярная формула – $C_2H_4O$.

Структурная формула этого альдегида – $CH_3-CHO$. Это этаналь, или уксусный альдегид.

Проверим:

$M(CH_3CHO) = 44 \text{ г/моль}$. $n(CH_3CHO) = \frac{1,76 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$.

Образовавшаяся кислота – уксусная, $CH_3COOH$.

$M(CH_3COOH) = 60 \text{ г/моль}$. $n(CH_3COOH) = \frac{2,40 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$.

Количества веществ равны, следовательно, формула найдена верно.

Ответ: $CH_3CHO$.