Номер 10, страница 283 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

10. Для этерификации неизвестной предельной одноосновной кислоты массой 12 г необходим спирт такой же массы. При этом образуется 20,4 г сложного эфира. Определите формулу кислоты.

Дано:

масса неизвестной предельной одноосновной кислоты ($m_{кисл}$) = 12 г

масса спирта ($m_{спирта}$) = 12 г

масса сложного эфира ($m_{эфира}$) = 20,4 г

Найти:

Формулу кислоты - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции этерификации в общем виде. Предельная одноосновная кислота имеет общую формулу $C_nH_{2n+1}COOH$. Спирт, вступающий в реакцию, является предельным одноатомным и имеет общую формулу $C_mH_{2m+1}OH$. Реакция протекает по схеме:

$C_nH_{2n+1}COOH + C_mH_{2m+1}OH \rightleftharpoons C_nH_{2n+1}COOC_mH_{2m+1} + H_2O$

2. Согласно закону сохранения массы веществ, масса реагентов равна массе продуктов реакции:

$m_{кисл} + m_{спирта} = m_{эфира} + m_{воды}$

Подставим известные значения и найдем массу образовавшейся воды:

$12 \text{ г} + 12 \text{ г} = 20,4 \text{ г} + m_{воды}$

$24 \text{ г} = 20,4 \text{ г} + m_{воды}$

$m_{воды} = 24 \text{ г} - 20,4 \text{ г} = 3,6 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества (число моль) воды. Молярная масса воды $M(H_2O) = 1 \cdot 2 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

$\nu(H_2O) = \frac{m_{воды}}{M(H_2O)} = \frac{3,6 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. Из уравнения реакции видно, что кислота, спирт, сложный эфир и вода находятся в молярном соотношении 1:1:1:1. Следовательно, количество вещества кислоты, вступившей в реакцию, также равно 0,2 моль.

$\nu_{кисл} = \nu_{воды} = 0,2 \text{ моль}$

5. Зная массу и количество вещества кислоты, найдем ее молярную массу:

$M_{кисл} = \frac{m_{кисл}}{\nu_{кисл}} = \frac{12 \text{ г}}{0,2 \text{ моль}} = 60 \text{ г/моль}$

6. Определим формулу кислоты, используя общую формулу для предельных одноосновных кислот $C_nH_{2n+1}COOH$. Выразим ее молярную массу через $n$:

$M(C_nH_{2n+1}COOH) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+1) + 12 + 16 \cdot 2 + 1 = 14n + 46$

Приравняем это выражение к найденной молярной массе:

$14n + 46 = 60$

$14n = 60 - 46$

$14n = 14$

$n = 1$

Таким образом, формула радикала $C_1H_{2 \cdot 1 + 1}$, то есть $CH_3$. Формула кислоты: $CH_3COOH$.

Ответ: Формула неизвестной кислоты - $CH_3COOH$ (уксусная кислота).