Номер 109, страница 102 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.109. К смеси этаналя и пропанона общей массой 10 г добавили свежеосаждённый гидроксид меди(II) и нагрели. Выпавший красно-оранжевый осадок отфильтровали и высушили. Его масса составила 14,4 г. Рассчитайте массовые доли веществ в исходной смеси.

Дано:

$m(\text{смеси этаналя и пропанона}) = 10 \text{ г}$

$m(\text{осадка}) = 14,4 \text{ г}$

Найти:

$ω(\text{этаналя}) - ?$

$ω(\text{пропанона}) - ?$

Решение:

В исходной смеси находятся этаналь (альдегид, $CH_3CHO$) и пропанон (кетон, $CH_3COCH_3$). При добавлении свежеосажденного гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$) и нагревании в реакцию вступает только альдегид. Эта качественная реакция на альдегидную группу, в ходе которой этаналь окисляется до этановой (уксусной) кислоты, а гидроксид меди(II) восстанавливается до оксида меди(I) ($Cu_2O$), который выпадает в виде красно-оранжевого осадка.

Уравнение реакции:

$CH_3CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Пропанон в эту реакцию не вступает.

1. Рассчитаем количество вещества (моль) выпавшего осадка - оксида меди(I) ($Cu_2O$). Для этого сначала найдем его молярную массу. Будем использовать относительные атомные массы: $Ar(Cu) = 64$, $Ar(O) = 16$.

$M(Cu_2O) = 2 \cdot Ar(Cu) + Ar(O) = 2 \cdot 64 + 16 = 144 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества $Cu_2O$:

$n(Cu_2O) = \frac{m(Cu_2O)}{M(Cu_2O)} = \frac{14,4 \text{ г}}{144 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции, количество вещества прореагировавшего этаналя ($CH_3CHO$) равно количеству вещества образовавшегося оксида меди(I), так как их стехиометрические коэффициенты равны (1:1).

$n(CH_3CHO) = n(Cu_2O) = 0,1 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу этаналя, содержавшегося в исходной смеси. Сначала найдем молярную массу этаналя. Относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

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

Масса этаналя:

$m(CH_3CHO) = n(CH_3CHO) \cdot M(CH_3CHO) = 0,1 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 4,4 \text{ г}$

4. Зная общую массу смеси и массу этаналя, найдем массу пропанона.

$m(\text{пропанона}) = m(\text{смеси}) - m(\text{этаналя}) = 10 \text{ г} - 4,4 \text{ г} = 5,6 \text{ г}$

5. Рассчитаем массовые доли (%) веществ в исходной смеси.

Массовая доля этаналя:

$ω(CH_3CHO) = \frac{m(CH_3CHO)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{4,4 \text{ г}}{10 \text{ г}} \cdot 100\% = 44\%$

Массовая доля пропанона:

$ω(\text{пропанона}) = \frac{m(\text{пропанона})}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{5,6 \text{ г}}{10 \text{ г}} \cdot 100\% = 56\%$

Ответ: массовая доля этаналя в исходной смеси составляет 44%, массовая доля пропанона – 56%.