Номер 9, страница 244 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Химические свойства спиртов. Глава 4. Кислородсодержащие органические соединения - номер 9, страница 244.

Условие.

9. Предельный одноатомный спирт обработали хлороводородом. Получили продукт массой 79,88 г и 13,5 г воды. Определите формулу спирта.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{продукта}) = 79,88 \text{ г}$
$m(\text{H}_2\text{O}) = 13,5 \text{ г}$

Найти:

Формулу спирта - ?

Решение:

Общая формула предельного одноатомного спирта — $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$. При обработке хлороводородом (HCl) происходит реакция замещения, в результате которой образуется хлоралкан ($\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl}$) и вода ($\text{H}_2\text{O}$).

Запишем уравнение реакции в общем виде:
$\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH} + \text{HCl} \rightarrow \text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl} + \text{H}_2\text{O}$

1. Вычислим количество вещества (моль) воды, зная ее массу и молярную массу. Молярная масса воды $M(\text{H}_2\text{O})$ равна:
$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$
Количество вещества воды:
$\nu(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{13,5 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,75 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции, количество вещества образовавшегося хлоралкана (продукта) равно количеству вещества воды, так как их стехиометрические коэффициенты равны 1.
$\nu(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl}) = \nu(\text{H}_2\text{O}) = 0,75 \text{ моль}$

3. Зная массу и количество вещества хлоралкана, найдем его молярную массу $M(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl})$:
$M(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl}) = \frac{m(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl})}{\nu(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl})} = \frac{79,88 \text{ г}}{0,75 \text{ моль}} \approx 106,5 \text{ г/моль}$

4. Молярную массу хлоралкана также можно выразить через его общую формулу, используя относительные атомные массы элементов: $Ar(\text{C}) = 12$, $Ar(\text{H}) = 1$, $Ar(\text{Cl}) = 35,5$.
$M(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl}) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+1) + 35,5 = 12n + 2n + 1 + 35,5 = 14n + 36,5$

5. Приравняем два полученных выражения для молярной массы и решим уравнение относительно $n$:
$14n + 36,5 = 106,5$
$14n = 106,5 - 36,5$
$14n = 70$
$n = \frac{70}{14} = 5$

6. Мы определили, что в молекуле спирта содержится 5 атомов углерода. Подставим значение $n=5$ в общую формулу предельного одноатомного спирта $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$:
$\text{C}_5\text{H}_{2 \cdot 5 + 1}\text{OH} \Rightarrow \text{C}_5\text{H}_{11}\text{OH}$

Таким образом, искомый спирт - пентанол.

Ответ: Формула спирта – $\text{C}_5\text{H}_{11}\text{OH}$.