Номер 6, страница 119 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

6. При окислении этаналя выделилось 2,7 г серебра. Вычислите, какой объём (в литрах) ацетилена потребовался для получения необходимой массы этаналя $CH_3-COH$ (н. у.).

Дано:

$m(\text{Ag}) = 2,7 \text{ г}$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(\text{C}_2\text{H}_2) - ?$

Решение:

Задача решается в несколько этапов. Сначала по массе выделившегося серебра мы найдем количество вещества этаналя, вступившего в реакцию окисления. Затем, зная количество этаналя, мы определим количество и объем ацетилена, необходимого для его синтеза.

1. Запишем уравнение реакции окисления этаналя аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала»). В результате этой реакции из альдегида образуется соответствующая карбоновая кислота (в данном случае, уксусная кислота), а серебро восстанавливается до металлического состояния и выпадает в осадок.

$\text{CH}_3\text{CHO} + \text{Ag}_2\text{O} \xrightarrow{\text{NH}_3 \cdot \text{H}_2\text{O}} \text{CH}_3\text{COOH} + 2\text{Ag}\downarrow$

Из уравнения видно, что при окислении 1 моль этаналя образуется 2 моль серебра.

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) выделившегося серебра. Молярная масса серебра $M(\text{Ag})$ составляет примерно $108 \text{ г/моль}$.

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

3. По уравнению реакции найдем количество вещества этаналя ($ \text{CH}_3\text{CHO} $), которое было окислено. Согласно стехиометрическому соотношению $n(\text{CH}_3\text{CHO}) : n(\text{Ag}) = 1 : 2$.

$n(\text{CH}_3\text{CHO}) = \frac{1}{2} n(\text{Ag}) = \frac{1}{2} \cdot 0,025 \text{ моль} = 0,0125 \text{ моль}$

4. Теперь рассмотрим процесс получения этаналя из ацетилена. Это реакция гидратации ацетилена (реакция Кучерова), которая протекает в присутствии солей ртути(II) в кислой среде.

$\text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Hg}^{2+}, \text{H}^+} \text{CH}_3\text{CHO}$

5. Из этого уравнения следует, что для получения 1 моль этаналя требуется 1 моль ацетилена. Таким образом, их количества веществ равны.

$n(\text{C}_2\text{H}_2) = n(\text{CH}_3\text{CHO}) = 0,0125 \text{ моль}$

6. На последнем этапе вычислим объем ацетилена, который соответствует найденному количеству вещества. По условию, газ находится при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем любого газа $V_m$ равен $22,4 \text{ л/моль}$.

$V(\text{C}_2\text{H}_2) = n(\text{C}_2\text{H}_2) \cdot V_m = 0,0125 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,28 \text{ л}$

Ответ: для получения необходимой массы этаналя потребовался объем ацетилена 0,28 л.