Номер 7, страница 101 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

7. Сложный эфир состава $C_4H_8O_2$ подвергли полному гидролизу. При сгорании полученных спирта и кислоты образуется одинаковый объём углекислого газа. Напишите структурную формулу сложного эфира.

Решение

Общая формула сложного эфира, образованного насыщенной одноосновной карбоновой кислотой и насыщенным одноатомным спиртом, — $R-COO-R'$, где $R$ и $R'$ — углеводородные радикалы.

Молекулярная формула сложного эфира — $C_4H_8O_2$. Эта формула соответствует общей формуле $C_nH_{2n}O_2$, что подтверждает, что эфир является производным насыщенной кислоты и насыщенного спирта.

Уравнение полного гидролиза сложного эфира в общем виде:

$C_4H_8O_2 + H_2O \rightarrow C_xH_{2x}O_2 \text{ (кислота)} + C_yH_{2y+2}O \text{ (спирт)}$

По закону сохранения массы, количество атомов углерода в исходном эфире равно сумме атомов углерода в продуктах гидролиза (кислоте и спирте):

$x + y = 4$

Далее рассмотрим реакции горения полученных кислоты и спирта. При сгорании 1 моль кислоты с $x$ атомами углерода образуется $x$ моль углекислого газа. При сгорании 1 моль спирта с $y$ атомами углерода образуется $y$ моль углекислого газа.

Уравнение горения кислоты ($C_xH_{2x}O_2$):

$C_xH_{2x}O_2 + nO_2 \rightarrow xCO_2 + xH_2O$

Уравнение горения спирта ($C_yH_{2y+2}O$):

$C_yH_{2y+2}O + mO_2 \rightarrow yCO_2 + (y+1)H_2O$

По условию задачи, при сгорании полученных кислоты и спирта образуется одинаковый объём углекислого газа ($CO_2$). Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) равные объёмы газов содержат одинаковое число молей. Это означает, что из 1 моля кислоты и 1 моля спирта (продуктов гидролиза 1 моля эфира) образуется одинаковое количество молей $CO_2$.

Следовательно, число атомов углерода в молекуле кислоты и в молекуле спирта одинаково:

$x = y$

Теперь у нас есть система из двух уравнений с двумя неизвестными:

$ \begin{cases} x + y = 4 \\ x = y \end{cases} $

Подставим второе уравнение в первое:

$x + x = 4 \Rightarrow 2x = 4 \Rightarrow x = 2$

Так как $x = y$, то и $y = 2$.

Таким образом, в результате гидролиза сложного эфира образовались:

• Карбоновая кислота, содержащая 2 атома углерода ($x=2$): $CH_3COOH$ — уксусная (этановая) кислота.
• Спирт, содержащий 2 атома углерода ($y=2$): $C_2H_5OH$ или $CH_3CH_2OH$ — этанол.

Исходный сложный эфир является продуктом реакции этерификации между уксусной кислотой и этанолом:

$CH_3COOH + HOCH_2CH_3 \rightarrow CH_3COOCH_2CH_3 + H_2O$

Следовательно, искомый сложный эфир — этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты).

Ответ:

Структурная формула сложного эфира:

$CH_3-COO-CH_2-CH_3$