Номер 2, страница 34, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. На нейтрализацию смеси муравьиной и уксусной кислоты затратили 11,2 г КОН. При взаимодействии такой же смеси с избытком аммиачного раствора оксида серебра выпал металлический осадок массой 21,6 г. Определите массу уксусной кислоты в смеси.

Ответ: 6 г.

Дано:

Масса гидроксида калия $m(KOH) = 11.2$ г.

Масса металлического осадка (серебра) $m(Ag) = 21.6$ г.

Смесь состоит из муравьиной ($HCOOH$) и уксусной ($CH_3COOH$) кислот.

Найти:

Массу уксусной кислоты в смеси $m(CH_3COOH)$ - ?

Решение:

В задаче описаны два химических процесса. Сначала определим, какие вещества вступают в каждую из реакций.

1. Взаимодействие с аммиачным раствором оксида серебра (реактивом Толленса). Из двух кислот в эту реакцию (реакция "серебряного зеркала") вступает только муравьиная кислота, так как ее молекула содержит альдегидную группу. Уксусная кислота в эту реакцию не вступает.

Уравнение реакции для муравьиной кислоты:

$HCOOH + 2[Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow (NH_4)_2CO_3 + 2Ag\downarrow + 2NH_3 + H_2O$

По уравнению реакции из 1 моль муравьиной кислоты образуется 2 моль металлического серебра.

Найдем количество вещества (моль) выпавшего серебра. Молярная масса серебра $M(Ag) = 108$ г/моль.

$n(Ag) = \frac{m(Ag)}{M(Ag)} = \frac{21.6 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} = 0.2$ моль.

Так как $n(HCOOH) = \frac{1}{2} n(Ag)$, то количество вещества муравьиной кислоты в смеси:

$n(HCOOH) = \frac{1}{2} \times 0.2 \text{ моль} = 0.1$ моль.

2. Реакция нейтрализации с гидроксидом калия ($KOH$). В эту реакцию вступают обе кислоты.

Уравнения реакций:

$HCOOH + KOH \rightarrow HCOOK + H_2O$

$CH_3COOH + KOH \rightarrow CH_3COOK + H_2O$

Обе реакции протекают в мольном соотношении 1:1. Следовательно, общее количество вещества $KOH$, пошедшего на нейтрализацию, равно сумме количеств веществ муравьиной и уксусной кислот.

Найдем количество вещества $KOH$. Молярная масса $KOH$ равна $M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56$ г/моль.

$n(KOH)_{общ} = \frac{m(KOH)}{M(KOH)} = \frac{11.2 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0.2$ моль.

Общее количество вещества кислот в смеси равно:

$n(кислот)_{общ} = n(HCOOH) + n(CH_3COOH) = n(KOH)_{общ} = 0.2$ моль.

Теперь мы можем найти количество вещества уксусной кислоты, зная общее количество и количество муравьиной кислоты:

$n(CH_3COOH) = n(кислот)_{общ} - n(HCOOH) = 0.2 \text{ моль} - 0.1 \text{ моль} = 0.1$ моль.

Осталось найти массу уксусной кислоты. Молярная масса уксусной кислоты $M(CH_3COOH) = 12 + 1 \times 3 + 12 + 16 \times 2 + 1 = 60$ г/моль.

$m(CH_3COOH) = n(CH_3COOH) \times M(CH_3COOH) = 0.1 \text{ моль} \times 60 \text{ г/моль} = 6$ г.

Ответ: масса уксусной кислоты в смеси составляет 6 г.