Номер 5, страница 243 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Химические свойства спиртов. Глава 4. Кислородсодержащие органические соединения - номер 5, страница 243.

Условие.

5. Назовите два вещества, содержащие 64,9% углерода, 21,6% кислорода и 13,5% водорода. Первое из этих веществ легко реагирует как с натрием, так и с соляной кислотой, а второе с натрием не реагирует и может быть получено из этилового спирта. Запишите уравнения упомянутых реакций.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Массовая доля углерода $w(C) = 64,9\%$
Массовая доля кислорода $w(O) = 21,6\%$
Массовая доля водорода $w(H) = 13,5\%$
Свойства вещества 1: реагирует с натрием (Na) и соляной кислотой (HCl).
Свойства вещества 2: не реагирует с натрием (Na), получается из этилового спирта.

Найти:

Формулы двух веществ и уравнения упомянутых реакций.

Решение:

1. Определение молекулярной формулы вещества.
Допустим, у нас есть 100 г вещества. Тогда массы элементов в нем равны:
$m(C) = 64,9$ г, $m(O) = 21,6$ г, $m(H) = 13,5$ г.
Найдем количество вещества каждого элемента (в молях), используя их молярные массы: $M(C) = 12$ г/моль, $M(O) = 16$ г/моль, $M(H) = 1$ г/моль.
$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{64,9}{12} \approx 5,41$ моль
$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{13,5}{1} = 13,5$ моль
$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{21,6}{16} = 1,35$ моль
Найдем соотношение атомов в молекуле, разделив количества вещества на наименьшее из них (1,35):
$x : y : z = n(C) : n(H) : n(O)$
$x : y : z = 5,41 : 13,5 : 1,35$
$x : y : z = \frac{5,41}{1,35} : \frac{13,5}{1,35} : \frac{1,35}{1,35}$
$x : y : z \approx 4 : 10 : 1$
Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула вещества — $C_4H_{10}O$. Эта формула соответствует общей формуле насыщенных одноатомных спиртов или простых эфиров ($C_nH_{2n+2}O$). Так как в условии не дано других данных для определения молярной массы, будем считать, что молекулярная формула совпадает с простейшей.

2. Определение строения веществ и написание уравнений реакций.
Первое вещество легко реагирует как с натрием, так и с соляной кислотой. Реакция с натрием указывает на наличие подвижного атома водорода, что характерно для спиртовой гидроксильной группы (-OH). Реакция с соляной кислотой (замещение группы -OH на атом хлора) также является свойством спиртов. Следовательно, первое вещество — это один из изомерных спиртов с формулой $C_4H_{10}O$, то есть бутанол. В качестве примера возьмем бутанол-1 ($CH_3CH_2CH_2CH_2OH$).
Уравнения реакций для бутанола-1:
- с натрием:
$2CH_3CH_2CH_2CH_2OH + 2Na \rightarrow 2CH_3CH_2CH_2CH_2ONa + H_2 \uparrow$
- с соляной кислотой:
$CH_3CH_2CH_2CH_2OH + HCl \xrightarrow{t, kat} CH_3CH_2CH_2CH_2Cl + H_2O$

Второе вещество не реагирует с натрием, что указывает на отсутствие гидроксильных групп. Это свойство простых эфиров. По условию, это вещество можно получить из этилового спирта ($C_2H_5OH$). Продукт межмолекулярной дегидратации этилового спирта — это диэтиловый эфир, молекулярная формула которого $C_4H_{10}O$, что совпадает с найденной нами формулой.
Следовательно, второе вещество — диэтиловый эфир ($C_2H_5-O-C_2H_5$).
Уравнение реакции получения диэтилового эфира из этилового спирта:
$2C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, 140^{\circ}C} C_2H_5-O-C_2H_5 + H_2O$

Ответ:

Первое вещество – бутанол (любой из его изомеров, например, бутанол-1), $C_4H_9OH$.
Второе вещество – диэтиловый эфир, $C_2H_5OC_2H_5$.
Уравнения упомянутых реакций:
$2C_4H_9OH + 2Na \rightarrow 2C_4H_9ONa + H_2 \uparrow$
$C_4H_9OH + HCl \rightarrow C_4H_9Cl + H_2O$
$2C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, 140^{\circ}C} C_2H_5OC_2H_5 + H_2O$