Номер 2, страница 136 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. На нейтрализацию смеси муравьиной и уксусной кислоты затратили 11,2 г $KOH$ 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:

$m(KOH) = 11.2$ г

$m(Ag) = 21.6$ г

Смесь: муравьиная кислота (HCOOH) и уксусная кислота (CH₃COOH)

Найти:

$m(CH₃COOH)$ - ?

Решение:

Задача включает два процесса с участием одной и той же смеси кислот.

1. Реакция с избытком аммиачного раствора оксида серебра (реактив Толленса). Из двух кислот в эту реакцию вступает только муравьиная, так как она, помимо карбоксильной группы, содержит и альдегидную группу. Уксусная кислота в эту реакцию не вступает.

Уравнение реакции окисления муравьиной кислоты:

$HCOOH + 2[Ag(NH₃)₂]OH \rightarrow (NH₄)₂CO₃ + 2Ag \downarrow + 2NH₃ + H₂O$

По массе выпавшего металлического серебра можно определить количество вещества муравьиной кислоты в смеси. Молярная масса серебра $M(Ag) \approx 108$ г/моль.

Найдем количество вещества серебра:

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

Согласно уравнению реакции, на 1 моль муравьиной кислоты образуется 2 моль серебра. Следовательно, количество вещества муравьиной кислоты в смеси:

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

2. Реакция нейтрализации смеси кислот гидроксидом калия. В эту реакцию вступают обе кислоты.

Уравнения реакций нейтрализации:

$HCOOH + KOH \rightarrow HCOOK + H₂O$

$CH₃COOH + KOH \rightarrow CH₃COOK + H₂O$

Найдем общее количество вещества гидроксида калия, затраченного на нейтрализацию. Молярная масса KOH $M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56$ г/моль.

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

Это общее количество вещества КОН пошло на реакцию с обеими кислотами:

$n_{общ}(KOH) = n(KOH)_{\text{на HCOOH}} + n(KOH)_{\text{на CH₃COOH}}$

Из уравнения реакции $HCOOH + KOH \rightarrow HCOOK + H₂O$ следует, что кислоты и щелочи реагируют в мольном соотношении 1:1. Так как мы уже знаем, что в смеси содержится 0.1 моль муравьиной кислоты, то на её нейтрализацию пошло:

$n(KOH)_{\text{на HCOOH}} = n(HCOOH) = 0.1$ моль

Теперь можно рассчитать количество вещества KOH, которое потребовалось для нейтрализации уксусной кислоты:

$n(KOH)_{\text{на CH₃COOH}} = n_{общ}(KOH) - n(KOH)_{\text{на HCOOH}} = 0.2 \text{ моль} - 0.1 \text{ моль} = 0.1$ моль

Реакция уксусной кислоты с KOH также протекает в соотношении 1:1. Таким образом, количество вещества уксусной кислоты в смеси равно количеству вещества KOH, прореагировавшего с ней:

$n(CH₃COOH) = n(KOH)_{\text{на CH₃COOH}} = 0.1$ моль

3. Наконец, рассчитаем массу уксусной кислоты в смеси. Молярная масса уксусной кислоты $M(CH₃COOH) = 12 + 3 \times 1 + 12 + 16 + 16 + 1 = 60$ г/моль.

$m(CH₃COOH) = n(CH₃COOH) \times M(CH₃COOH) = 0.1 \text{ моль} \times 60 \text{ г/моль} = 6$ г

Ответ: 6 г.