Номер 564, страница 125 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

564. В результате окисления гомолога уксусного альдегида массой 1,45 г гидроксидом меди(II) при нагревании получен красный осадок массой 3,60 г. Установите формулу альдегида.

Дано:

$m(\text{альдегида}) = 1,45$ г
$m(\text{осадка}) = 3,60$ г

Найти:

Формулу альдегида

Решение:

Гомологи уксусного альдегида — это предельные альдегиды с общей формулой $C_nH_{2n}O$. При их окислении гидроксидом меди(II) происходит качественная реакция, в результате которой альдегид окисляется до карбоновой кислоты, а двухвалентная медь восстанавливается, образуя красный осадок оксида меди(I) $Cu_2O$.

Общее уравнение реакции:

$R-CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} R-COOH + Cu_2O \downarrow + 2H_2O$

1. Рассчитаем молярную массу оксида меди(I), который является красным осадком. Используем относительные атомные массы: $Ar(Cu) = 64$ а.е.м., $Ar(O) = 16$ а.е.м.

$M(Cu_2O) = 2 \cdot Ar(Cu) + Ar(O) = 2 \cdot 64 + 16 = 144$ г/моль.

2. Найдем количество вещества (моль) образовавшегося осадка $Cu_2O$:

$n(Cu_2O) = \frac{m(Cu_2O)}{M(Cu_2O)} = \frac{3,60 \text{ г}}{144 \text{ г/моль}} = 0,025$ моль.

3. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, на 1 моль прореагировавшего альдегида образуется 1 моль оксида меди(I). Следовательно, их количества вещества равны:

$n(\text{альдегида}) = n(Cu_2O) = 0,025$ моль.

4. Зная массу и количество вещества альдегида, найдем его молярную массу:

$M(\text{альдегида}) = \frac{m(\text{альдегида})}{n(\text{альдегида})} = \frac{1,45 \text{ г}}{0,025 \text{ моль}} = 58$ г/моль.

5. Теперь установим формулу альдегида. Общая формула гомологического ряда предельных альдегидов — $C_nH_{2n}O$. Выразим молярную массу через $n$:

$M(C_nH_{2n}O) = 12 \cdot n + 1 \cdot 2n + 16 = 14n + 16$

6. Приравняем полученное выражение к найденной молярной массе и решим уравнение относительно $n$:

$14n + 16 = 58$

$14n = 58 - 16$

$14n = 42$

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

Таким образом, молекулярная формула искомого альдегида — $C_3H_6O$. Это пропаналь (пропионовый альдегид), его структурная формула $CH_3-CH_2-CHO$.

Ответ: Формула альдегида — $C_3H_6O$ (пропаналь).