Номер 567, страница 126 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

567. В результате гидрирования гомолога муравьиного альдегида массой 2,610 г с выходом 75 % получен спирт массой 2,025 г. Установите формулы альдегида и спирта и дайте названия этим веществам.

Дано:

$m_{альдегид} = 2,610$ г

$\eta = 75 \% = 0,75$

$m_{спирт (практ.)} = 2,025$ г

Найти:

Формулу и название альдегида, формулу и название спирта.

Решение:

Запишем уравнение реакции гидрирования предельного одноатомного альдегида (гомолога муравьиного альдегида) в общем виде. При гидрировании альдегидов образуются соответствующие первичные спирты.

$C_nH_{2n}O + H_2 \xrightarrow{кат.} C_nH_{2n+2}O$

Общая формула предельного альдегида — $C_nH_{2n}O$. Его молярная масса:

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

Общая формула предельного одноатомного спирта — $C_nH_{2n+2}O$. Его молярная масса:

$M(C_nH_{2n+2}O) = 12n + 1 \cdot (2n + 2) + 16 = (14n + 18)$ г/моль.

Масса спирта, равная 2,025 г, является практической массой, полученной с выходом 75%. Найдем теоретическую массу спирта, которая получилась бы при 100% выходе реакции:

$\eta = \frac{m_{практ.}}{m_{теор.}}$

$m_{теор.}(спирт) = \frac{m_{практ.}(спирт)}{\eta} = \frac{2,025 \text{ г}}{0,75} = 2,7 \text{ г}$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль альдегида образуется 1 моль спирта, следовательно, их количества вещества равны:

$\nu(альдегид) = \nu_{теор.}(спирт)$

Количество вещества ($\nu$) равно отношению массы ($m$) к молярной массе ($M$):

$\frac{m(альдегид)}{M(альдегид)} = \frac{m_{теор.}(спирт)}{M(спирт)}$

Подставим известные значения и выражения для молярных масс в это соотношение:

$\frac{2,610}{14n + 16} = \frac{2,7}{14n + 18}$

Решим полученное уравнение относительно $n$:

$2,610 \cdot (14n + 18) = 2,7 \cdot (14n + 16)$

$36,54n + 46,98 = 37,8n + 43,2$

$46,98 - 43,2 = 37,8n - 36,54n$

$3,78 = 1,26n$

$n = \frac{3,78}{1,26} = 3$

Следовательно, в молекулах исходного альдегида и полученного спирта содержится по 3 атома углерода.

Установим формулы и названия веществ:

1. Альдегид: $C_nH_{2n}O \Rightarrow C_3H_6O$. Структурная формула: $CH_3-CH_2-CHO$. Название: пропаналь.

2. Спирт: $C_nH_{2n+2}O \Rightarrow C_3H_8O$. Структурная формула: $CH_3-CH_2-CH_2-OH$. Название: пропанол-1.

Ответ: Формула альдегида — $C_3H_6O$ (пропаналь), формула спирта — $C_3H_8O$ (пропанол-1).