Номер B, страница 264 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующим превращениям:

a) $H_2C=CH_2 \rightarrow CH_3CH_2OH$;

б) $CH_3COOH \rightarrow CH_3C(=O)OC_2H_5$

2. Для нейтрализации 3,7 г одноосновной насыщенной карбоновой кислоты потребовалось 5 мл 40%-го ( $\rho= 1,4 \text{ г/мл}$) раствора гидроксида калия. Определите молекулярную формулу кислоты.

1. а) Данное превращение представляет собой реакцию гидратации этена (этилена). Реакция протекает при нагревании и повышенном давлении в присутствии кислотного катализатора, например, ортофосфорной кислоты, нанесенной на силикагель. В результате присоединения молекулы воды по двойной связи образуется этанол.

$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+, t, p} CH_3CH_2OH$

Ответ: $CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+, t, p} CH_3CH_2OH$.

б) Это реакция этерификации, в ходе которой из уксусной кислоты и этанола образуется сложный эфир — этилацетат. Реакция является обратимой и катализируется сильными водоотнимающими кислотами, как правило, концентрированной серной кислотой, при нагревании. Вторым продуктом реакции является вода.

$CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

Ответ: $CH_3COOH + C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$.

2. Дано:

$m(кислоты) = 3,7 \text{ г}$

$V(р-ра \text{ } KOH) = 5 \text{ мл}$

$w(KOH) = 40\% = 0,4$

$\rho(р-ра \text{ } KOH) = 1,4 \text{ г/мл}$

Найти:

Молекулярную формулу кислоты - ?

Решение:

Общая формула одноосновной насыщенной карбоновой кислоты $C_nH_{2n}O_2$. Уравнение реакции нейтрализации гидроксидом калия:

$C_nH_{2n}O_2 + KOH \rightarrow C_{n-1}H_{2n-1}COOK + H_2O$

Из уравнения видно, что кислота и щелочь реагируют в мольном соотношении 1:1, то есть $n(кислоты) = n(KOH)$.

1. Вычислим массу раствора гидроксида калия:

$m(р-ра \text{ } KOH) = V(р-ра \text{ } KOH) \times \rho(р-ра \text{ } KOH) = 5 \text{ мл} \times 1,4 \text{ г/мл} = 7 \text{ г}$

2. Вычислим массу чистого гидроксида калия в растворе:

$m(KOH) = m(р-ра \text{ } KOH) \times w(KOH) = 7 \text{ г} \times 0,4 = 2,8 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу гидроксида калия:

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества гидроксида калия, вступившего в реакцию:

$n(KOH) = \frac{m(KOH)}{M(KOH)} = \frac{2,8 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, количество вещества кислоты равно количеству вещества щелочи:

$n(кислоты) = n(KOH) = 0,05 \text{ моль}$

6. Теперь можно определить молярную массу неизвестной кислоты:

$M(кислоты) = \frac{m(кислоты)}{n(кислоты)} = \frac{3,7 \text{ г}}{0,05 \text{ моль}} = 74 \text{ г/моль}$

7. Определим молекулярную формулу кислоты, используя ее общую формулу $C_nH_{2n}O_2$. Молярная масса, выраженная через $n$, равна:

$M(C_nH_{2n}O_2) = 12 \times n + 1 \times 2n + 16 \times 2 = 14n + 32$

Приравняем это выражение к найденной молярной массе и решим уравнение относительно $n$:

$14n + 32 = 74$

$14n = 74 - 32$

$14n = 42$

$n = \frac{42}{14} = 3$

Таким образом, в молекуле кислоты содержится 3 атома углерода. Подставляем $n=3$ в общую формулу: $C_3H_{2 \times 3}O_2$, что дает $C_3H_6O_2$. Это пропановая (пропионовая) кислота.

Ответ: $C_3H_6O_2$.