Номер 475, страница 106 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

475. Соединение А при окислении образует альдегид. При взаимодействии А с бромоводородной кислотой получается вещество В массой 14,76 г (выход 60 % от теоретического). Пары соединения В имеют относительную плотность по воздуху, равную 4,24. Определите структурную формулу вещества А и его массу. Напишите уравнения реакций.

Дано:

$m_{практ.}(\text{B}) = 14,76 \text{ г}$

$\eta = 60 \% = 0,6$

$D_{возд.}(\text{B}) = 4,24$

Соединение А - первичный спирт (окисляется до альдегида)

$M_{возд.} = 29 \text{ г/моль}$

Найти:

Структурная формула А - ?

$m(\text{A}) - ?$

Уравнения реакций - ?

Решение:

Определение структурной формулы вещества А и его массы

1. Найдем молярную массу вещества B. Относительная плотность паров по воздуху ($D_{возд.}$) связана с молярной массой вещества ($M$) соотношением $D_{возд.} = M / M_{возд.}$.

$M(\text{B}) = D_{возд.}(\text{B}) \times M_{возд.} = 4,24 \times 29 = 122,96 \text{ г/моль} \approx 123 \text{ г/моль}$.

2. Вещество A - спирт, при реакции с HBr образует вещество B - бромалкан. Общая формула бромалканов $C_nH_{2n+1}Br$.

Найдем n, зная молярную массу B:

$M(C_nH_{2n+1}Br) = 12n + 1(2n+1) + 80 = 14n + 81$

$14n + 81 = 123$

$14n = 42$

$n = 3$

Следовательно, формула вещества B - $C_3H_7Br$.

3. Вещество A является спиртом, из которого получено вещество B, значит, формула вещества A - $C_3H_7OH$.

По условию, вещество А при окислении образует альдегид, значит, А является первичным спиртом. Для состава $C_3H_7OH$ существует только один первичный спирт - пропан-1-ол.

Структурная формула вещества А: $CH_3-CH_2-CH_2-OH$.

4. Найдем массу исходного вещества А. Сначала рассчитаем теоретическую массу вещества В ($m_{теор.}(\text{B})$), которая могла бы образоваться при 100% выходе:

$m_{теор.}(\text{B}) = \frac{m_{практ.}(\text{B})}{\eta} = \frac{14,76}{0,6} = 24,6 \text{ г}$.

5. Рассчитаем количество вещества В (1-бромпропана):

$n(\text{B}) = \frac{m_{теор.}(\text{B})}{M(\text{B})} = \frac{24,6 \text{ г}}{123 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$.

6. Уравнение реакции получения В из А:

$CH_3CH_2CH_2OH + HBr \rightarrow CH_3CH_2CH_2Br + H_2O$

Из уравнения видно, что $n(\text{A}) = n(\text{B}) = 0,2 \text{ моль}$.

7. Рассчитаем молярную массу вещества А (пропан-1-ола, $C_3H_8O$):

$M(\text{A}) = 3 \times 12 + 8 \times 1 + 16 = 60 \text{ г/моль}$.

8. Найдем массу вещества А:

$m(\text{A}) = n(\text{A}) \times M(\text{A}) = 0,2 \text{ моль} \times 60 \text{ г/моль} = 12 \text{ г}$.

Ответ: Структурная формула вещества А – пропан-1-ол: $CH_3-CH_2-CH_2-OH$. Масса вещества А равна 12 г.

Уравнения реакций

1. Окисление вещества А (пропан-1-ола) до альдегида (пропаналя), например, оксидом меди(II):

$CH_3-CH_2-CH_2-OH + CuO \xrightarrow{t} CH_3-CH_2-CHO + Cu + H_2O$

2. Взаимодействие вещества А (пропан-1-ола) с бромоводородной кислотой с образованием вещества В (1-бромпропана):

$CH_3-CH_2-CH_2-OH + HBr \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3-CH_2-CH_2-Br + H_2O$

Ответ: Уравнения реакций:

$CH_3-CH_2-CH_2-OH + CuO \xrightarrow{t} CH_3-CH_2-CHO + Cu + H_2O$

$CH_3-CH_2-CH_2-OH + HBr \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3-CH_2-CH_2-Br + H_2O$