Номер 701, страница 156 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

701. При полном гидролизе сложного эфира образуются одинаковые количества (моль) веществ А и Б. При полном сгорании вещества А образуется 10 г углекислого газа. При полном сгорании вещества Б — 15 г углекислого газа. Вещество А используется для получения искусственного ацетатного волокна. Вещество Б является гомологом метилового спирта. При взаимодействии А с раствором гидроксида бария образуется соль В. Соль В в водном растворе реагирует с солью Г, полученной при пропускании избытка аммиака через водный раствор серной кислоты. При взаимодействии соли В с солью Г образуются осадок и растворимая соль Д. Предложите формулы веществ А—Д. Напишите уравнения реакций.

Дано:

$m(CO_2)_A = 10 \, г$

$m(CO_2)_Б = 15 \, г$

$\nu(A) = \nu(Б)$

А - используется для получения ацетатного волокна

Б - гомолог метилового спирта

Найти:

Формулы веществ А, Б, В, Г, Д и уравнения реакций.

Решение:

1. Определим вещество А. В условии сказано, что вещество А используется для получения искусственного ацетатного волокна. Это вещество — уксусная (этановая) кислота, $CH_3COOH$. Проверим это, используя данные о продуктах сгорания. Уравнение сгорания уксусной кислоты: $C_2H_4O_2 + 2O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O$ Из 1 моль кислоты образуется 2 моль $CO_2$. Найдем количество вещества $CO_2$, выделившегося при сгорании А: $\nu(CO_2) = \frac{m}{M} = \frac{10 \, г}{44 \, г/моль} \approx 0.227 \, моль$. Количество вещества А равно: $\nu(A) = \frac{\nu(CO_2)}{2} = \frac{0.227 \, моль}{2} \approx 0.1136 \, моль$.

2. Определим вещество Б. Вещество Б является гомологом метилового спирта, следовательно, это предельный одноатомный спирт с общей формулой $C_nH_{2n+1}OH$. По условию, при полном гидролизе сложного эфира образуются одинаковые мольные количества веществ А и Б, значит $\nu(Б) = \nu(А) \approx 0.1136 \, моль$. При сгорании вещества Б образуется 15 г $CO_2$. Уравнение сгорания спирта: $C_nH_{2n+1}OH + \frac{3n}{2}O_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O$ Количество вещества $CO_2$, выделившегося при сгорании Б: $\nu(CO_2) = \frac{m}{M} = \frac{15 \, г}{44 \, г/моль} \approx 0.341 \, моль$. Из уравнения сгорания следует, что $\nu(Б) = \frac{\nu(CO_2)}{n}$. Подставим известные значения: $0.1136 = \frac{0.341}{n}$. Отсюда находим n: $n = \frac{0.341}{0.1136} \approx 3$. Следовательно, вещество Б — это пропанол, $C_3H_7OH$.

3. Исходный сложный эфир, образованный уксусной кислотой (А) и пропанолом (Б), — это пропилацетат ($CH_3COOC_3H_7$).

4. Определим вещества В, Г и Д. Вещество В (соль В) образуется при взаимодействии вещества А (уксусной кислоты) с раствором гидроксида бария $Ba(OH)_2$. В — ацетат бария, $(CH_3COO)_2Ba$. Вещество Г (соль Г) образуется при пропускании избытка аммиака $NH_3$ через водный раствор серной кислоты $H_2SO_4$. При избытке основания образуется средняя соль — сульфат аммония, $(NH_4)_2SO_4$. Соль В (ацетат бария) реагирует с солью Г (сульфат аммония), образуя осадок и растворимую соль Д. Это реакция ионного обмена. Осадком является сульфат бария $BaSO_4$. Растворимая соль Д — это ацетат аммония, $CH_3COONH_4$.

Предложите формулы веществ А–Д

Вещество А: уксусная кислота, $CH_3COOH$.

Вещество Б: пропанол, $C_3H_7OH$.

Вещество В: ацетат бария, $(CH_3COO)_2Ba$.

Вещество Г: сульфат аммония, $(NH_4)_2SO_4$.

Вещество Д: ацетат аммония, $CH_3COONH_4$.

Ответ: А: $CH_3COOH$, Б: $C_3H_7OH$, В: $(CH_3COO)_2Ba$, Г: $(NH_4)_2SO_4$, Д: $CH_3COONH_4$.

Напишите уравнения реакций

1. Гидролиз сложного эфира (пропилацетата):

$CH_3COOC_3H_7 + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + C_3H_7OH$

2. Образование соли В (ацетата бария):

$2CH_3COOH + Ba(OH)_2 \rightarrow (CH_3COO)_2Ba + 2H_2O$

3. Образование соли Г (сульфата аммония):

$2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$

4. Взаимодействие солей В и Г с образованием осадка и соли Д:

$(CH_3COO)_2Ba + (NH_4)_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2CH_3COONH_4$

Ответ:

$CH_3COOC_3H_7 + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + C_3H_7OH$

$2CH_3COOH + Ba(OH)_2 \rightarrow (CH_3COO)_2Ba + 2H_2O$

$2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$

$(CH_3COO)_2Ba + (NH_4)_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2CH_3COONH_4$