Номер 672, страница 148 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

672. При окислении альдегида состава $C_n H_{2n} O$ избытком раствора $Ag_2 O$ получено 10,8 г серебра, а также кислота, которая в реакции с этанолом образует 2,2 г эфира (выход реакции этерификации равен 50 %). Установите формулу альдегида.

Дано:

Общая формула альдегида: $C_nH_{2n}O$
Масса серебра $m(Ag) = 10,8 \text{ г}$
Масса эфира (практическая) $m_{практ}(\text{эфира}) = 2,2 \text{ г}$
Выход реакции этерификации $\eta = 50\% \text{ или } 0,5$

Найти:

Формулу альдегида.

Решение:

1. Запишем уравнения протекающих реакций в общем виде. Альдегид имеет общую формулу $C_nH_{2n}O$, что соответствует формуле $C_{k}H_{2k+1}CHO$ (где $n=k+1$). При его окислении аммиачным раствором оксида серебра (реакция "серебряного зеркала") образуется соответствующая карбоновая кислота $C_{k}H_{2k+1}COOH$ и металлическое серебро.

$C_{k}H_{2k+1}CHO + Ag_2O \rightarrow C_{k}H_{2k+1}COOH + 2Ag \downarrow$

Полученная карбоновая кислота вступает в реакцию этерификации с этанолом ($C_2H_5OH$), образуя сложный эфир:

$C_{k}H_{2k+1}COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons C_{k}H_{2k+1}COOC_2H_5 + H_2O$

2. Найдем количество вещества (моль) выделившегося серебра. Молярная масса серебра $M(Ag) = 108 \text{ г/моль}$.

$n(Ag) = \frac{m(Ag)}{M(Ag)} = \frac{10,8 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции окисления альдегида найдем количество вещества образовавшейся карбоновой кислоты. Согласно стехиометрическим коэффициентам:

$n(\text{кислоты}) = \frac{1}{2} n(Ag) = \frac{1}{2} \times 0,1 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

Именно это количество кислоты вступило в реакцию этерификации.

4. Зная практический выход и практическую массу эфира, найдем теоретическую массу эфира, которая могла бы образоваться из 0,05 моль кислоты при 100% выходе.

$m_{теор}(\text{эфира}) = \frac{m_{практ}(\text{эфира})}{\eta} = \frac{2,2 \text{ г}}{0,5} = 4,4 \text{ г}$

5. По уравнению реакции этерификации, теоретическое количество вещества эфира равно количеству вещества кислоты, вступившей в реакцию:

$n_{теор}(\text{эфира}) = n(\text{кислоты}) = 0,05 \text{ моль}$

6. Теперь мы можем рассчитать молярную массу сложного эфира:

$M(\text{эфира}) = \frac{m_{теор}(\text{эфира})}{n_{теор}(\text{эфира})} = \frac{4,4 \text{ г}}{0,05 \text{ моль}} = 88 \text{ г/моль}$

7. Установим формулу эфира, а затем кислоты и исходного альдегида. Общая формула эфира $C_{k}H_{2k+1}COOC_2H_5$. Выразим его молярную массу через $k$:

$M(C_{k}H_{2k+1}COOC_2H_5) = (12k + (2k+1)) + 12 + 16 \times 2 + (12 \times 2 + 5) = 14k + 1 + 44 + 29 = 14k + 74$

Приравняем это выражение к найденной молярной массе:

$14k + 74 = 88$

$14k = 14$

$k = 1$

Следовательно, радикал в кислоте и альдегиде - $C_1H_{2\times1+1}$, то есть $CH_3$.

Таким образом, карбоновая кислота - это уксусная кислота, $CH_3COOH$.

А исходный альдегид - это уксусный альдегид (этаналь), $CH_3CHO$. Его молекулярная формула $C_2H_4O$, что соответствует общей формуле $C_nH_{2n}O$ при $n=2$.

Ответ: Формула альдегида - $CH_3CHO$ (уксусный альдегид или этаналь).