Вопрос школьника
При обработке предельного одноатомного спирта натрием получено 2,24л водорода (н.у.), а при дегидратации такой же порции спирта получено 11,2г алкена. Определите состав спирта.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон пропорций Гей-Люссака, который гласит, что при химической реакции объемы газов, участвующих в реакции, пропорциональны их коэффициентам в уравнении реакции.
Сначала рассчитаем количество молей водорода, полученного при обработке спирта натрием. Для этого воспользуемся уравнением реакции:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Из уравнения видно, что на каждые 2 моля натрия (Na) получается 1 моль водорода (H2). Таким образом, количество молей водорода можно рассчитать по формуле:
n(H2) = V(H2) / Vm(H2)
где V(H2) — объем водорода (2,24 л), Vm(H2) — молярный объем водорода при н.у. (22,4 л/моль).
n(H2) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль
Зная количество молей водорода, можно рассчитать количество молей спирта, участвующего в реакции. Для этого воспользуемся уравнением реакции дегидратации одноатомного спирта:
CnH2n+2O → CnH2n + H2O
Из уравнения видно, что на каждый моль спирта (CnH2n+2O) получается 1 моль водорода (H2). Таким образом, количество молей спирта можно рассчитать по формуле:
n(CnH2n+2O) = n(H2) = 0,1 моль
Теперь необходимо определить формулу спирта. Для этого воспользуемся молярной массой алкена, полученного при дегидратации спирта. По уравнению реакции видно, что на каждый моль спирта (CnH2n+2O) получается 1 моль алкена (CnH2n). Таким образом, количество молей алкена можно рассчитать по формуле:
n(CnH2n) = m(CnH2n) / M(CnH2n)
где m(CnH2n) — масса алкена (11,2 г), M(CnH2n) — молярная масса алкена.
Молярная масса алкена зависит от его формулы. Предположим, что спирт имеет формулу CnH2n+2O. Тогда при дегидратации он превращается в алкен CnH2n, т.е. теряет молекулу воды. Молярная масса воды равна 18 г/моль, поэтому молярная масса алкена будет на 18 г/моль меньше молярной массы спирта:
M(CnH2n) = M(CnH2n+2O) — 18
M(CnH2n) = 12n + 2(2n+2) + 16 = 14n + 20
Теперь можно рассчитать количество молей алкена:
n(CnH2n) = 11,2 / (14n + 20)
По условию задачи количество молей спирта равно количеству молей алкена:
n(CnH2n+2O) = n(CnH2n)
0,1 = 11,2 / (14n + 20)
14n + 20 = 112
n = 8
Таким образом, формула спирта C8H18O. Это октанол (1-октанол), который является одним из изомеров октанола.
