Номер 81, страница 96 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.81. При внутримолекулярной дегидратации предельного одноатомного спирта образовался непредельный углеводород, объём которого в 3 раза меньше, чем объём углекислого газа, получаемого при сжигании такого же количества спирта. Установите молекулярную формулу спирта.

Дано:

Предельный одноатомный спирт.

Отношение объемов: $\frac{V(CO_2)}{V(\text{ненасыщенный углеводород})} = 3$

Количество спирта в обеих реакциях одинаковое.

Найти:

Молекулярную формулу спирта.

Решение:

1. Запишем общую формулу предельного одноатомного спирта: $C_nH_{2n+1}OH$.

2. Составим уравнение реакции внутримолекулярной дегидратации спирта. В результате образуется непредельный углеводород (алкен) с общей формулой $C_nH_{2n}$ и вода:

$C_nH_{2n+1}OH \rightarrow C_nH_{2n} + H_2O$

Из уравнения следует, что из 1 моль спирта образуется 1 моль алкена. Если взять $\nu$ моль спирта, то количество вещества образовавшегося алкена будет равно:

$\nu(C_nH_{2n}) = \nu(\text{спирта})$

3. Составим уравнение реакции горения того же количества спирта. В результате образуется углекислый газ ($CO_2$) и вода:

$C_nH_{2n+1}OH + \frac{3n}{2}O_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O$

Из этого уравнения видно, что при сжигании 1 моль спирта образуется $n$ моль углекислого газа. Следовательно, при сжигании $\nu$ моль спирта количество вещества углекислого газа будет равно:

$\nu(CO_2) = n \cdot \nu(\text{спирта})$

4. По условию задачи, объем углекислого газа в 3 раза больше объема полученного непредельного углеводорода. Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях объемы газов относятся так же, как их количества вещества (в молях).

$V(CO_2) = 3 \cdot V(C_nH_{2n}) \Rightarrow \nu(CO_2) = 3 \cdot \nu(C_nH_{2n})$

5. Подставим в это соотношение выражения для количеств веществ, полученные в пунктах 2 и 3:

$n \cdot \nu(\text{спирта}) = 3 \cdot \nu(\text{спирта})$

Разделив обе части уравнения на $\nu(\text{спирта})$ (которое не равно нулю), получим значение $n$:

$n = 3$

6. Зная $n$, мы можем установить молекулярную формулу спирта, подставив значение $n=3$ в общую формулу $C_nH_{2n+1}OH$:

$C_3H_{2 \cdot 3 + 1}OH \Rightarrow C_3H_7OH$

Молекулярная формула спирта - $C_3H_8O$.

Ответ: Молекулярная формула спирта - $C_3H_8O$.