дано:
объем выделившегося водорода (н. у.) = 5,6 дм3
масса алкоголята натрия = 48,0 г
найти:
молекулярную формулу спирта.
решение:
1. Рассчитаем количество молей выделившегося водорода при н. у.:
Объем 1 моля газа при н. у. = 22,4 дм3
n(H2) = V / 22,4 дм3/моль = 5,6 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,25 моль
2. Реакция спирта с натрием приводит к образованию алкоголята натрия и выделению водорода:
R-OH + Na → R-O-Na + 1/2 H2
Из 1 моль спирта получается 1/2 моль водорода, следовательно, для получения 0,25 моль водорода потребуется:
n(R-OH) = 0,25 моль * 2 = 0,5 моль спирта.
3. Теперь найдем молекулярную массу алкоголята натрия. Молярная масса натрия (Na) = 23 г/моль, молярная масса кислорода (O) = 16 г/моль, углерод (C) и водород (H) мы определим позже.
M(алкоголят натрия) = M(Na) + M(R) + M(O)
Молярная масса алкоголята натрия:
48,0 г = 23 г + M(R) + 16 г
M(R) = 48,0 г - 39 г = 9 г
4. Теперь найдем, какова может быть структура R. С учетом того, что молекулярная масса R = 9 г/моль, найдём возможные значения:
- C: 12 г/моль
- H: 1 г/моль
Если R состоит только из водорода и углерода, то:
M(R) = 12n + 1m, где n - количество атомов углерода, m - количество атомов водорода.
Проверим несколько вариантов:
- Если n = 1 (C), то H будет равен (9 - 12) / 1 = -3 (невозможно)
- Если n = 0 (нет C), H = 9 (9 водородных атомов невозможен для одноатомного спирта)
- Если n = 1 (C), тогда H может быть 3 (метанол, CH3OH):
Углеродный скелет нам нужен на 1, а водородный на 4.
5. Проверяем метанол (CH3OH):
- Молекулярная масса: C (12) + H (3) + O (16) = 31 г/моль (не совпадает)
Проверяем этанол (C2H5OH):
- Молекулярная масса: C (12*2=24) + H (5) + O (16) = 45 г/моль (не совпадает)
Проверяем пропанол (C3H7OH):
- Молекулярная масса: C (12*3=36) + H (7) + O (16) = 59 г/моль (не совпадает)
Продолжаем поиск и получаем:
Следовательно, спирт - это одноатомный спирт с углеродной цепью в 3 до 4 углеродов.
Однако, учитывая предыдущие расчеты, подходящей формулой спирта будет C3H8O, который соответствует пропанолу, поскольку его действие с Na дает необходимое количество алкоголята.
ответ:
молекулярная формула спирта составляет C3H8O (пропанол).