Дано:
- Масса смеси спиртов (m(смесь)) = 7,6 г
- Масса полученной меди (m(Cu)) = 9,6 г
- Масса полученного серебра (m(Ag)) = 43,2 г
Найти:
- Формулы спиртов и их количество в смеси.
Решение:
1. Определим количество молей меди, полученной в результате окисления. Молярная масса меди (Cu) составляет примерно 64 г/моль:
n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 9,6 г / 64 г/моль = 0,15 моль.
2. При окислении спиртов оксидом меди(II) происходит следующая реакция:
R-OH + CuO → R=O + Cu + H2O.
Соответственно, на каждый моль спирта образуется 1 моль меди. Таким образом, общее количество молей спиртов, которые прореагировали, равно количеству молей меди:
n(спирты) = n(Cu) = 0,15 моль.
3. Запишем уравнение для общей массы спиртов. Обозначим массу первого спирта как x, а второго спирта как (7,6 - x).
4. Для спиртов рассмотрим два возможных спирта: этанол (C2H5OH, M ≈ 46 г/моль) и пропанол (C3H7OH, M ≈ 60 г/моль). В случае смешивания они могут быть представлены следующим образом:
n1 = x / 46 (г/моль) — для этанола,
n2 = (7,6 - x) / 60 (г/моль) — для пропанола.
5. Составим уравнение на основе того, что общее количество молей спиртов равно 0,15 моль:
x / 46 + (7,6 - x) / 60 = 0,15.
6. Умножим все уравнение на 1380 (LCM(46, 60)) для избавления от знаменателей:
30x + 23(7,6 - x) = 0,15 * 1380.
30x + 174 - 23x = 207.
7x + 174 = 207.
7x = 207 - 174.
7x = 33.
x = 33 / 7 = 4,71 г.
Теперь подставим x обратно, чтобы найти массу второго спирта:
масса второго спирта = 7,6 - 4,71 = 2,89 г.
7. Определим количество молей каждого спирта:
n1 = 4,71 / 46 ≈ 0,102 моль (этанол),
n2 = 2,89 / 60 ≈ 0,048 моль (пропанол).
8. Проверим, соответствует ли сумма молей общему количеству:
n1 + n2 = 0,102 + 0,048 = 0,15 моль.
9. Проведем аналогичные расчеты для реакции с аммиачным раствором оксида серебра, где каждый спирт также дает серебро. Молярная масса серебра (Ag) составляет примерно 108 г/моль:
n(Ag) = m(Ag) / M(Ag) = 43,2 г / 108 г/моль ≈ 0,4 моль.
10. Учитывая, что каждое из органических веществ при реакции с Ag(NH3)2+ также дает 1 моль серебра, можно сделать вывод, что целиком в реакции участвовали оба спирта.
Ответ:
Формулы спиртов: этанол (C2H5OH) и пропанол (C3H7OH); их количество в смеси: 4,71 г этанола и 2,89 г пропанола.