Номер 12, страница 272 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 48. Химические свойства и методы получения карбонильных соединений. Глава 4. Кислородсодержащие органические соединения - номер 12, страница 272.

Условие.

12. К смеси ацетальдегида и пропионового альдегида общей массой 1,46 г добавили избыток аммиачного раствора оксида серебра и получили осадок массой 6,48 г. Определите массовые доли веществ в смеси.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{смеси}(CH_3CHO, C_2H_5CHO) = 1,46$ г

$m(Ag) = 6,48$ г

Найти:

$\omega(CH_3CHO) - ?$

$\omega(C_2H_5CHO) - ?$

Решение:

Ацетальдегид (уксусный альдегид) и пропионовый альдегид (пропаналь) относятся к классу альдегидов и вступают в качественную реакцию "серебряного зеркала" с аммиачным раствором оксида серебра (реактив Толленса). При этом альдегиды окисляются до солей соответствующих карбоновых кислот, а серебро восстанавливается до металла и выпадает в осадок.

Запишем уравнения протекающих реакций:

1. Окисление ацетальдегида:

$CH_3CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow CH_3COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$

2. Окисление пропионового альдегида:

$C_2H_5CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow C_2H_5COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(CH_3CHO) = 2 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 44$ г/моль

$M(C_2H_5CHO) = 3 \cdot A_r(C) + 6 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(O) = 3 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 58$ г/моль

$M(Ag) = 108$ г/моль

Пусть в исходной смеси содержалось $x$ моль ацетальдегида и $y$ моль пропионового альдегида. Масса смеси складывается из масс ее компонентов:

$m_{смеси} = m(CH_3CHO) + m(C_2H_5CHO) = n(CH_3CHO) \cdot M(CH_3CHO) + n(C_2H_5CHO) \cdot M(C_2H_5CHO)$

Составим первое уравнение системы:

$44x + 58y = 1,46$ (1)

Из уравнений реакций видно, что из 1 моль любого из этих альдегидов образуется 2 моль серебра. Найдем общее количество вещества серебра, выпавшего в осадок:

$n(Ag) = \frac{m(Ag)}{M(Ag)} = \frac{6,48 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} = 0,06$ моль

Общее количество вещества серебра равно сумме количеств серебра, образовавшегося из каждого альдегида:

$n(Ag) = 2 \cdot n(CH_3CHO) + 2 \cdot n(C_2H_5CHO) = 2x + 2y$

Составим второе уравнение системы:

$2x + 2y = 0,06$

Разделим обе части уравнения на 2 для упрощения:

$x + y = 0,03$ (2)

Получили систему двух линейных уравнений с двумя переменными:

$\begin{cases} 44x + 58y = 1,46 \\ x + y = 0,03 \end{cases}$

Выразим $x$ из второго уравнения: $x = 0,03 - y$.

Подставим полученное выражение в первое уравнение:

$44(0,03 - y) + 58y = 1,46$

$1,32 - 44y + 58y = 1,46$

$14y = 1,46 - 1,32$

$14y = 0,14$

$y = 0,01$ моль (количество вещества пропионового альдегида, $n(C_2H_5CHO)$).

Теперь найдем $x$:

$x = 0,03 - 0,01 = 0,02$ моль (количество вещества ацетальдегида, $n(CH_3CHO)$).

Теперь, зная количество вещества каждого альдегида, найдем их массы:

$m(CH_3CHO) = n(CH_3CHO) \cdot M(CH_3CHO) = 0,02 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 0,88$ г

$m(C_2H_5CHO) = n(C_2H_5CHO) \cdot M(C_2H_5CHO) = 0,01 \text{ моль} \cdot 58 \text{ г/моль} = 0,58$ г

Проверим, совпадает ли сумма масс с исходной массой смеси: $0,88 \text{ г} + 0,58 \text{ г} = 1,46$ г. Расчеты верны.

Наконец, определим массовые доли ($\omega$) веществ в смеси по формуле $\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{смеси}} \cdot 100\%$:

$\omega(CH_3CHO) = \frac{0,88 \text{ г}}{1,46 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 60,27\%$

$\omega(C_2H_5CHO) = \frac{0,58 \text{ г}}{1,46 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 39,73\%$

Ответ: массовая доля ацетальдегида в смеси составляет 60,27%, а массовая доля пропионового альдегида – 39,73%.