Номер 481, страница 108 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

481. Порцию вторичного спирта разделили на две равные части. Объем алкена, полученного при дегидратации первой части спирта, в три раза меньше объема углекислого газа, образовавшегося при сжигании второй части. Установите строение спирта.

Дано:

Спирт - вторичный
$V(CO_2) = 3 \cdot V(\text{алкен})$

Найти:

Строение спирта - ?

Решение:

1. Общая формула предельных одноатомных спиртов - $C_n H_{2n+2}O$ или $C_n H_{2n+1}OH$.

2. Порцию спирта разделили на две равные части, значит количество вещества ($\nu$) спирта в каждой части одинаково.

3. Первая часть спирта подверглась дегидратации. В результате реакции образуется алкен с тем же числом атомов углерода. Уравнение реакции в общем виде:
$C_n H_{2n+1}OH \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_n H_{2n} + H_2O$
Из уравнения видно, что из 1 моль спирта образуется 1 моль алкена. Пусть количество вещества спирта в первой части равно $\nu_{спирта}$, тогда количество вещества алкена будет:
$\nu(\text{алкен}) = \nu_{спирта}$

4. Вторая часть спирта была сожжена. Уравнение реакции горения в общем виде:
$C_n H_{2n+2}O + \frac{3n}{2} O_2 \rightarrow n CO_2 + (n+1) H_2O$
Из уравнения следует, что при сжигании 1 моль спирта образуется $n$ моль углекислого газа, где $n$ — число атомов углерода в спирте. Количество вещества спирта во второй части также равно $\nu_{спирта}$, тогда количество вещества $CO_2$ составит:
$\nu(CO_2) = n \cdot \nu_{спирта}$

5. Согласно закону Авогадро, для газов, находящихся в одинаковых условиях, отношение их объемов равно отношению их количеств вещества:
$\frac{V(CO_2)}{V(\text{алкен})} = \frac{\nu(CO_2)}{\nu(\text{алкен})}$

6. По условию задачи, объем алкена в три раза меньше объема углекислого газа, что означает:
$\frac{V(CO_2)}{V(\text{алкен})} = 3$

7. Сопоставим два последних выражения и подставим в них соотношения количеств веществ из пунктов 3 и 4:
$\frac{\nu(CO_2)}{\nu(\text{алкен})} = \frac{n \cdot \nu_{спирта}}{\nu_{спирта}} = 3$
Сократив $\nu_{спирта}$, получаем:
$n = 3$

8. Таким образом, молекулярная формула спирта - $C_3H_8O$. Существует два изомера спирта с данной формулой:
- Пропан-1-ол: $CH_3-CH_2-CH_2-OH$ (первичный спирт).
- Пропан-2-ол: $CH_3-CH(OH)-CH_3$ (вторичный спирт).

9. В условии сказано, что спирт является вторичным. Этому условию удовлетворяет только пропан-2-ол.

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