Номер 33, страница 88 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.33. Какую массу меди можно получить восстановлением 5 г этанола оксида меди(II)? Какая масса ацетальдегида при этом получится?

Дано:

$m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 5 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{Cu}) - ?$

$m(\text{CH}_3\text{CHO}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции окисления этанола оксидом меди(II). В этой реакции этанол (первичный спирт) окисляется до ацетальдегида (уксусного альдегида), а оксид меди(II) восстанавливается до металлической меди. Реакция протекает при нагревании.

$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + \text{CuO} \xrightarrow{t} \text{CH}_3\text{CHO} + \text{Cu} \downarrow + \text{H}_2\text{O}$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, которые участвуют в расчетах. Будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(\text{C}) = 12$, $Ar(\text{H}) = 1$, $Ar(\text{O}) = 16$, $Ar(\text{Cu}) = 63.5$.

Молярная масса этанола ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$):

$M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$

Молярная масса меди ($\text{Cu}$):

$M(\text{Cu}) = 63.5 \text{ г/моль}$

Молярная масса ацетальдегида ($\text{CH}_3\text{CHO}$):

$M(\text{CH}_3\text{CHO}) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 44 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) этанола, вступившего в реакцию. Предполагаем, что оксид меди(II) взят в избытке.

$n(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = \frac{m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})}{M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})} = \frac{5 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 0.1087 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, стехиометрические коэффициенты перед этанолом, медью и ацетальдегидом равны 1. Следовательно, их количества вещества находятся в соотношении 1:1:1.

$n(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) : n(\text{Cu}) : n(\text{CH}_3\text{CHO}) = 1:1:1$

Отсюда, количества вещества продуктов реакции равны количеству вещества исходного этанола:

$n(\text{Cu}) = n(\text{CH}_3\text{CHO}) = n(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) \approx 0.1087 \text{ моль}$

Теперь можем ответить на поставленные в задаче вопросы.

Какую массу меди можно получить восстановлением 5 г этанола оксида меди(II)?

Зная количество вещества меди, находим её массу по формуле $m = n \cdot M$:

$m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \cdot M(\text{Cu}) = 0.1087 \text{ моль} \cdot 63.5 \text{ г/моль} \approx 6.90 \text{ г}$

Ответ: можно получить 6.90 г меди.

Какая масса ацетальдегида при этом получится?

Аналогично, зная количество вещества ацетальдегида, находим его массу:

$m(\text{CH}_3\text{CHO}) = n(\text{CH}_3\text{CHO}) \cdot M(\text{CH}_3\text{CHO}) = 0.1087 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} \approx 4.78 \text{ г}$

Ответ: получится 4.78 г ацетальдегида.