Экологические особенности изучения темы: «Кислородсодержащие органические соединения»

m(С) = 0,15 моль х 12 г/моль = 1,8 г

Определим, входил ли кислород в состав исходного вещества:

m(O) = 4,8 - (0,6 + 1,8) = 2,4 г

Найдем число моль атомов кислорода:

n(O) = m(O) / M(O) = 2,4 г : 16 г/моль = 0,15 моль

Соотношение числа атомов в молекуле исходного органического соединения пропорционально их мольным долям:

n(CO2) : n(H) : n(O) = 0,15 : 0,6 : 0,15 = 1 : 4 : 1

самую маленькую из этих величин (0,15) принимаем за 1, а остальные делим на нее.

Итак, простейшая формула исходного вещества CH4O. Однако по условию задачи требуется определить молекулярную формулу, которая в общем виде такова: (CH4O)х. Найдем значение x. Для этого сравним молярные массы исходного вещества и его простейшей формулы:

x = M(CH4O)х / M(CH4O)

Зная относительную плотность исходного вещества по водороду, найдем молярную массу вещества:

M(CH4O)х = M(H2) х D(H2) = 2 г/моль х 16 = 32 г/моль

x = 32 г/моль / 32 г/моль = 1

Есть и второй вариант нахождения x (алгебраический):

12x + 4x + 16x = 32; 32 x = 32; x = 1

Ответ. Формула исходного органического вещества CH4O.

Задача 2. Какой объем водорода (н.у.) получится при взаимодействии 2 моль металлического натрия с 96%-ным (по массе) раствором этанола в воде (V = 100 мл, плотность d = 0,8 г/мл).

Решение. В условии задачи даны количества обоих реагентов - это верный признак того, что какой-нибудь из них находится в избытке. Найдем массу этанола, введенного в реакцию:

m(раствора) = V х d = 100 мл х 0,8 г/мл = 80 г m(C2H5OH) = {m(раствора) х w%} : 100% = 80 г х 0,96 = 76,8 г

(1) 2C2H5OH + 2Na = 2C2H5ONa + H2

на 2 моль этанола -- 2 моль натрия -- 1 моль водорода

Найдем заданное количество этанола в моль:

n(C2H5OH) = m(C2H5OH) / M(C2H5OH) = 76,84 г : 46 г/моль = 1,67 моль

Поскольку заданное количество натрия составляло 2 моль, натрий в нашей задаче присутствует в избытке. Поэтому объем выделенного водорода будет определяться количеством этанола:

n1(H2) = 1/2 n(C2H5OH) = 1/2 х 1,67 моль = 0,835 моль V1(H2) = n1(H2) х VM = 0,835 моль х 22,4 л/моль = 18,7 л

Но это еще не окончательный ответ. Будьте внимательны! Вода, содержащаяся в растворе спирта, тоже реагирует с натрием с выделением водорода.

Найдем массу воды:

m(H2O) = {m(раствора) х w%} : 100% = 80 г х 0,04 = 3,2 г n(H2O) = m(H2O)/M(H2O) = 3,2 г : 18 г/моль = = 0,178 моль

(2) 2H2O + 2Na = 2NaOH + H2

на 2 моль воды -- 2 моль натрия -- 1 моль водорода

Количество натрия, оставшееся неизрасходованным после реакции с этанолом, составит: n(Na, остаток) = 2 моль - 1,67 моль = 0,33 моль Таким образом, и по сравнению с заданным количеством воды (0,178 моль) натрий все равно оказывается в избытке.

Найдем количество и объем водорода, выделившегося по реакции (2): n2(H2) = 1/2 n(H2O) = 1/2 х 0,178 моль = 0,089 моль V2(H2) = n2(H2) х VM = 0,089 моль х 22,4 л/моль = 1,99 л Общий объем водорода:

V(H2) = V1(H2) + V2(H2) = 18,7 л+ 1,99 л = 20,69 л

Ответ: V(H2) = 20,69 л

Задача 3. Вычислите массу уксусной кислоты, которую можно получить из 44,8 л (н.у.) ацетилена, если потери на каждой стадии получения составляют в среднем 20%.

Решение

C2H2 + H2O =>(Hg2+,H2SO4)=> CH3CHO =>([O])=> CH3COOH

1моль ==> 1 моль ==> 1 моль

n(CH3COOH)теор = n(C2H2) = V(C2H2) / VM = 44,8 л : 22,4 л/моль = 2 моль n(CH3COOH)практ = n(CH3COOH)теор х h1 х h2 = 2 моль х 0,8 х 0,8 = 1,28 моль Масса уксусной кислоты с учетом всех потерь составит: m(CH3COOH) = n(CH3COOH)практ х M(CH3COOH) = 1,28 моль х 60 г/моль = 76,8 г