Номер 664, страница 147 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

664. На $90,6 \text{ см}^3$ $35\%$-ного (по массе) раствора (плотность $1,05 \text{ г/см}^3$) одноосновной насыщенной карбоновой кислоты подействовали избытком гидрокарбоната натрия.

Объем выделившегося газа составил $10,08 \text{ дм}^3$ (н. у.).

Установите формулу кислоты.

Дано:

$V_{\text{р-ра}} = 90,6 \text{ см}^3 = 90,6 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3$

$\omega(\text{кислоты}) = 35\% = 0,35$

$\rho_{\text{р-ра}} = 1,05 \text{ г/см}^3 = 1050 \text{ кг/м}^3$

$V(CO_2) = 10,08 \text{ дм}^3 = 0,01008 \text{ м}^3$ (н. у.)

Найти:

Формулу кислоты - ?

Решение:

Общая формула одноосновной насыщенной карбоновой кислоты: $C_nH_{2n+1}COOH$.

Запишем уравнение реакции этой кислоты с избытком гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$):

$C_nH_{2n+1}COOH + NaHCO_3 \rightarrow C_nH_{2n+1}COONa + H_2O + CO_2 \uparrow$

Из уравнения реакции следует, что выделившийся газ - это углекислый газ ($CO_2$).

1. Найдем количество вещества выделившегося углекислого газа. Объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем любого газа $V_m$ равен $22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{10,08 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,45 \text{ моль}$

2. Согласно уравнению реакции, количество вещества кислоты и углекислого газа соотносятся как 1:1. Следовательно, количество вещества карбоновой кислоты, вступившей в реакцию, также равно 0,45 моль.

$n(C_nH_{2n+1}COOH) = n(CO_2) = 0,45 \text{ моль}$

3. Вычислим массу исходного раствора кислоты, а затем массу чистой кислоты в этом растворе.

Масса раствора: $m_{\text{р-ра}} = V_{\text{р-ра}} \cdot \rho_{\text{р-ра}} = 90,6 \text{ см}^3 \cdot 1,05 \text{ г/см}^3 = 95,13 \text{ г}$.

Масса чистой кислоты: $m(\text{кислоты}) = m_{\text{р-ра}} \cdot \omega(\text{кислоты}) = 95,13 \text{ г} \cdot 0,35 = 33,2955 \text{ г}$.

4. Зная массу и количество вещества кислоты, можем найти ее молярную массу ($M$).

$M(\text{кислоты}) = \frac{m(\text{кислоты})}{n(\text{кислоты})} = \frac{33,2955 \text{ г}}{0,45 \text{ моль}} \approx 74 \text{ г/моль}$

5. Установим формулу кислоты. Молярная масса, выраженная через общую формулу $C_nH_{2n+1}COOH$, рассчитывается следующим образом: $M(C_nH_{2n+1}COOH) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+1) + 12 + 16 \cdot 2 + 1 = (14n + 46) \text{ г/моль}$.

Приравняем найденную из эксперимента молярную массу к теоретической и решим уравнение относительно n:

$14n + 46 = 74$

$14n = 74 - 46$

$14n = 28$

$n = \frac{28}{14} = 2$

Таким образом, в алкильном радикале кислоты содержится 2 атома углерода. Формула кислоты: $C_2H_5COOH$, что соответствует пропановой (пропионовой) кислоте.

Ответ:

Формула кислоты - $C_2H_5COOH$.