Номер 471, страница 106 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

471. При дегидратации вторичного спирта массой 15 г получили алкен, который может обесцветить раствор, содержащий 40 г брома. Установите строение спирта.

Дано:

$m(\text{спирта}) = 15$ г
$m(Br_2) = 40$ г
Спирт является вторичным.

Найти:

Строение спирта - ?

Решение:

Общая формула предельного одноатомного спирта - $C_nH_{2n+1}OH$.

1. Реакция дегидратации (отщепления воды) вторичного спирта приводит к образованию алкена. Общее уравнение реакции:

$C_nH_{2n+1}OH \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_nH_{2n} + H_2O$

2. Полученный алкен обесцвечивает бромную воду. Это качественная реакция на двойную связь (реакция присоединения):

$C_nH_{2n} + Br_2 \rightarrow C_nH_{2n}Br_2$

3. Рассчитаем количество вещества брома ($Br_2$), вступившего в реакцию. Молярная масса брома $M(Br_2) = 2 \cdot 80 = 160$ г/моль.

$\nu(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{M(Br_2)} = \frac{40 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции (2), алкен и бром реагируют в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества алкена равно количеству вещества брома:

$\nu(C_nH_{2n}) = \nu(Br_2) = 0.25 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции (1), из 1 моль спирта образуется 1 моль алкена. Значит, количество вещества спирта, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшегося алкена:

$\nu(C_nH_{2n+1}OH) = \nu(C_nH_{2n}) = 0.25 \text{ моль}$

6. Теперь можно найти молярную массу неизвестного спирта, зная его массу (15 г) и количество вещества (0.25 моль):

$M(C_nH_{2n+1}OH) = \frac{m(\text{спирта})}{\nu(\text{спирта})} = \frac{15 \text{ г}}{0.25 \text{ моль}} = 60 \text{ г/моль}$

7. Определим формулу спирта, используя общую формулу для молярной массы $C_nH_{2n+2}O$:

$M = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+2) + 16 = 14n + 18$

Приравняем найденную молярную массу к выражению:

$14n + 18 = 60$

$14n = 60 - 18$

$14n = 42$

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

Следовательно, молекулярная формула спирта - $C_3H_8O$.

8. Установим строение спирта. Для молекулярной формулы $C_3H_8O$ возможны два изомерных спирта: пропан-1-ол ($CH_3-CH_2-CH_2-OH$) и пропан-2-ол ($CH_3-CH(OH)-CH_3$). Пропан-1-ол является первичным спиртом, а пропан-2-ол – вторичным. По условию задачи спирт является вторичным, значит, его строение соответствует пропан-2-олу.

Ответ: Искомый спирт – пропан-2-ол, его структурная формула: $CH_3-CH(OH)-CH_3$.