Номер 2, страница 129 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Вещество состава $w(C) = 54,55\%$, $w(H) = 9,09\%$, $w(O) = 36,36\%$, с плотностью по водороду, равной 22, легко восстанавливает оксид серебра, образуя кислоту. Выведите структурную формулу этого вещества.

Ответ: этаналь.

Дано:

w(C) = 54,55%

w(H) = 9,09%

w(O) = 36,36%

$D_{H_2} = 22$

Найти:

Структурная формула вещества - ?

Решение:

1. Определим простейшую (эмпирическую) формулу вещества.

Предположим, что масса образца вещества составляет 100 г. Тогда массы элементов в этом образце будут равны их массовым долям в процентах, выраженным в граммах:

$m(C) = 54,55 \text{ г}$

$m(H) = 9,09 \text{ г}$

$m(O) = 36,36 \text{ г}$

Найдем количество вещества (в молях) для каждого элемента, используя молярные массы: $M(C) = 12 \text{ г/моль}$, $M(H) = 1 \text{ г/моль}$, $M(O) = 16 \text{ г/моль}$.

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{54,55 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 4,546 \text{ моль}$

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{9,09 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 9,09 \text{ моль}$

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{36,36 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,273 \text{ моль}$

Найдем соотношение индексов в формуле $C_xH_yO_z$, разделив полученные количества вещества на наименьшее из них (2,273):

$x : y : z = n(C) : n(H) : n(O) = 4,546 : 9,09 : 2,273$

$x : y : z = \frac{4,546}{2,273} : \frac{9,09}{2,273} : \frac{2,273}{2,273} \approx 2 : 4 : 1$

Таким образом, простейшая формула вещества — $C_2H_4O$.

2. Определим истинную (молекулярную) формулу вещества.

Молярная масса вещества связана с его плотностью по водороду $D_{H_2}$ соотношением:

$M(\text{вещества}) = D_{H_2} \cdot M(H_2) = 22 \cdot 2 \text{ г/моль} = 44 \text{ г/моль}$.

Рассчитаем молярную массу вещества с простейшей формулой $C_2H_4O$:

$M(C_2H_4O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 44 \text{ г/моль}$.

Поскольку молярная масса вещества, найденная по плотности, совпадает с молярной массой простейшей формулы, то молекулярная формула вещества и есть $C_2H_4O$.

3. Установим структурную формулу.

Из условия известно, что вещество легко восстанавливает оксид серебра, образуя кислоту. Это характерное свойство альдегидов (реакция "серебряного зеркала"), которые содержат альдегидную группу $-CHO$. В этой реакции альдегид окисляется до карбоновой кислоты.

Для молекулярной формулы $C_2H_4O$ единственно возможным альдегидом является этаналь (ацетальдегид).

Уравнение реакции окисления этаналя оксидом серебра:

$CH_3-CHo + Ag_2o \rightarrow CH_3-COOH + 2Ag\downarrow$

Этаналь окисляется до уксусной кислоты, а серебро восстанавливается, выпадая в виде осадка. Это полностью соответствует условию задачи.

Следовательно, искомое вещество — этаналь.

Ответ:

Структурная формула вещества: $CH_3-CHO$.