Номер 153, страница 111 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.153. При сжигании смеси двух мононенасыщенных (содержащих одну связь С=С) альдегидов образовалось 3,19 г углекислого газа и 1,08 г воды. Рассчитайте массу осадка, который выпадет при обработке такого же образца смеси альдегидов избытком реактива Толленса.

Дано:

$m(\text{CO}_2) = 3,19 \text{ г}$

$m(\text{H}_2\text{O}) = 1,08 \text{ г}$

Смесь двух мононенасыщенных альдегидов

Избыток реактива Толленса

Найти:

$m(\text{осадка}) - ?$

Решение:

1. Мононенасыщенные альдегиды содержат одну двойную связь C=C и одну альдегидную группу -CHO. Их общая формула $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}\text{O}$, где $n \ge 3$.

2. Запишем обобщенное уравнение реакции горения для альдегида с такой формулой:

$\text{C}_n\text{H}_{2n-2}\text{O} + \frac{3n-2}{2}\text{O}_2 \rightarrow n\text{CO}_2 + (n-1)\text{H}_2\text{O}$

3. Найдем количество вещества (в молях) продуктов сгорания. Молярная масса углекислого газа $M(\text{CO}_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль. Молярная масса воды $M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.

Количество вещества $\text{CO}_2$:

$\nu(\text{CO}_2) = \frac{m(\text{CO}_2)}{M(\text{CO}_2)} = \frac{3,19 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,0725 \text{ моль}$

Количество вещества $\text{H}_2\text{O}$:

$\nu(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{1,08 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,06 \text{ моль}$

4. Определим количество вещества атомов углерода и водорода в исходной смеси альдегидов. Весь углерод из смеси перешел в $\text{CO}_2$, а весь водород — в $\text{H}_2\text{O}$.

$\nu(\text{C}) = \nu(\text{CO}_2) = 0,0725 \text{ моль}$

$\nu(\text{H}) = 2 \cdot \nu(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 0,06 \text{ моль} = 0,12 \text{ моль}$

5. Исходя из общей формулы $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}\text{O}$, можно вывести соотношение между количеством вещества атомов C, H и общим количеством вещества альдегидов в смеси ($\nu_{смеси}$). Для одного моля альдегида $\nu(\text{H}) = 2n-2$ и $\nu(\text{C}) = n$. Выражая $n$ через $\nu(\text{C})$, получаем $\nu(\text{H}) = 2\nu(\text{C}) - 2$. Это соотношение справедливо и для всей смеси, если умножить "2" на общее количество вещества альдегидов:

$\nu(\text{H})_{\text{в смеси}} = 2 \cdot \nu(\text{C})_{\text{в смеси}} - 2 \cdot \nu_{\text{смеси}}$

Подставим известные значения и найдем общее количество вещества альдегидов в смеси:

$0,12 = 2 \cdot 0,0725 - 2 \cdot \nu_{\text{смеси}}$

$0,12 = 0,145 - 2 \cdot \nu_{\text{смеси}}$

$2 \cdot \nu_{\text{смеси}} = 0,145 - 0,12 = 0,025 \text{ моль}$

$\nu_{\text{смеси}} = \frac{0,025}{2} = 0,0125 \text{ моль}$

6. В условии сказано, что такой же образец смеси обработали избытком реактива Толленса. Реактив Толленса ([Ag(NH₃)₂]OH) окисляет альдегидную группу, при этом серебро восстанавливается и выпадает в виде осадка (реакция "серебряного зеркала").

Суммарное уравнение реакции для одного альдегида:

$\text{R-CHO} + 2[\text{Ag(NH}_3)_2]\text{OH} \rightarrow \text{R-COONH}_4 + 2\text{Ag}\downarrow + 3\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O}$

Из стехиометрии реакции следует, что на 1 моль альдегидной группы образуется 2 моль металлического серебра.

$\nu(\text{Ag}) = 2 \cdot \nu(\text{альдегидов})$

7. Рассчитаем количество вещества и массу серебра. Молярная масса серебра $M(\text{Ag}) \approx 108$ г/моль.

Количество вещества серебра:

$\nu(\text{Ag}) = 2 \cdot \nu_{\text{смеси}} = 2 \cdot 0,0125 \text{ моль} = 0,025 \text{ моль}$

Масса осадка (серебра):

$m(\text{Ag}) = \nu(\text{Ag}) \cdot M(\text{Ag}) = 0,025 \text{ моль} \cdot 108 \text{ г/моль} = 2,7 \text{ г}$

Ответ: масса осадка, который выпадет при обработке образца смеси альдегидов избытком реактива Толленса, составляет 2,7 г.