Номер 581, страница 128 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

581. В результате окисления некоторого спирта массой 7,5 г оксидом меди(II) 80 % от исходного количества спирта превратилось в альдегид. При взаимодействии полученного альдегида с избытком аммиачного раствора оксида серебра получено серебро массой 21,6 г. Установите формулы альдегида и спирта.

Дано:

$m(\text{спирта}) = 7,5$ г

$\eta = 80\% = 0,8$

$m(Ag) = 21,6$ г

Найти:

Формула альдегида - ?

Формула спирта - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции «серебряного зеркала» для альдегида в общем виде. Эта реакция происходит при взаимодействии альдегида с аммиачным раствором оксида серебра (реактивом Толленса):

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

2. Найдем количество вещества (моль) серебра, выпавшего в осадок. Молярная масса серебра $M(Ag) = 108$ г/моль.

$n(Ag) = \frac{m(Ag)}{M(Ag)} = \frac{21,6 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль.

3. Согласно уравнению реакции, из 1 моль альдегида образуется 2 моль серебра. Следовательно, количество вещества альдегида, вступившего в реакцию, в два раза меньше количества вещества серебра:

$n(\text{альдегида}) = \frac{1}{2} n(Ag) = \frac{1}{2} \times 0,2 \text{ моль} = 0,1$ моль.

4. Альдегид был получен в результате окисления первичного спирта оксидом меди(II). Запишем уравнение этой реакции в общем виде:

$R-CH_2OH + CuO \rightarrow R-CHO + Cu + H_2O$

Из уравнения видно, что из 1 моль спирта образуется 1 моль альдегида. Это означает, что для получения 0,1 моль альдегида прореагировало 0,1 моль спирта.

$n(\text{спирта}_{\text{прореаг.}}) = n(\text{альдегида}) = 0,1$ моль.

5. По условию, в реакцию окисления вступило 80% от исходного количества спирта. Найдем исходное количество вещества спирта:

$n(\text{спирта}_{\text{исходн.}}) = \frac{n(\text{спирта}_{\text{прореаг.}})}{\eta} = \frac{0,1 \text{ моль}}{0,8} = 0,125$ моль.

6. Теперь, зная исходную массу спирта (7,5 г) и его исходное количество вещества (0,125 моль), мы можем рассчитать молярную массу неизвестного спирта:

$M(\text{спирт}) = \frac{m(\text{спирта})}{n(\text{спирта}_{\text{исходн.}})} = \frac{7,5 \text{ г}}{0,125 \text{ моль}} = 60$ г/моль.

7. Общая формула предельных одноатомных спиртов - $C_nH_{2n+1}OH$. Выразим их молярную массу через $n$ и приравняем к найденному значению:

$M(C_nH_{2n+1}OH) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+1) + 16 + 1 = 14n + 18$

Составим и решим уравнение:

$14n + 18 = 60$

$14n = 42$

$n = 3$

Следовательно, формула спирта - $C_3H_7OH$. Поскольку при его окислении образуется альдегид, это должен быть первичный спирт, то есть пропан-1-ол: $CH_3-CH_2-CH_2-OH$.

8. Альдегид, который образуется при окислении пропан-1-ола, - это пропаналь. Его формула: $CH_3-CH_2-CHO$.

Ответ: Формула альдегида - $CH_3CH_2CHO$ (пропаналь), формула спирта - $CH_3CH_2CH_2OH$ (пропан-1-ол).