Номер 177, страница 116 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.177. При окислении 200 г раствора муравьиной кислоты аммиачным раствором оксида серебра образовалось 43,2 г осадка. Рассчитайте массовую долю кислоты в исходном растворе.

Дано:

$m_{раствора(HCOOH)} = 200 \text{ г}$

$m_{осадка(Ag)} = 43,2 \text{ г}$

Найти:

$\omega(HCOOH) - ?$

Решение:

Окисление муравьиной кислоты аммиачным раствором оксида серебра (реактивом Толленса) является качественной реакцией, известной как «реакция серебряного зеркала». Муравьиная кислота, в отличие от других карбоновых кислот, содержит альдегидную группу, которая и окисляется. Осадком является чистое серебро (Ag).

1. Запишем уравнение реакции. Для удобства расчетов используем упрощенную форму, отражающую стехиометрию процесса:

$HCOOH + Ag_2O \xrightarrow{NH_3 \cdot H_2O} CO_2 \uparrow + H_2O + 2Ag \downarrow$

Из уравнения видно, что из 1 моль муравьиной кислоты образуется 2 моль серебра.

2. Рассчитаем молярные массы муравьиной кислоты ($HCOOH$) и серебра ($Ag$):

$M(HCOOH) = 1 + 12 + 16 \cdot 2 + 1 = 46 \text{ г/моль}$

$M(Ag) = 108 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) выпавшего в осадок серебра:

$n(Ag) = \frac{m(Ag)}{M(Ag)} = \frac{43,2 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества муравьиной кислоты, вступившей в реакцию. Cоотношение количеств веществ муравьиной кислоты и серебра составляет $1:2$.

$n(HCOOH) = \frac{1}{2} n(Ag) = \frac{1}{2} \cdot 0,4 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу муравьиной кислоты в исходном растворе:

$m(HCOOH) = n(HCOOH) \cdot M(HCOOH) = 0,2 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} = 9,2 \text{ г}$

6. Теперь найдем массовую долю муравьиной кислоты в исходном растворе:

$\omega(HCOOH) = \frac{m(HCOOH)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{9,2 \text{ г}}{200 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,046 \cdot 100\% = 4,6\%$

Ответ: массовая доля муравьиной кислоты в исходном растворе составляет 4,6%.