дано:
- масса смеси глицерина и кислоты = 3,32 г
- объем выделившегося газа = 784 мл = 0,784 л (н. у.)
найти:
формулу кислоты
решение:
1. Находим количество вещества выделившегося газа CO2.
Используя закон Авогадро, при нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
Количество вещества газа = объем / 22,4 л/моль = 0,784 л / 22,4 л/моль ≈ 0,035 mоль.
2. Из уравнения реакции можно записать, что:
RCOOH + Na → RCOONa + 0,5 CO2 + 0,5 H2
Таким образом, для каждого моля карбоновой кислоты выделяется 0,5 моль CO2. Это означает, что количество кислоты равно количеству выделившегося газа, деленному на 0,5.
Количество вещества кислоты = n(CO2) * 2 = 0,035 моль * 2 = 0,070 моль.
3. Чтобы найти массу кислоты, используем формулу:
масса кислоты = количество вещества * молярная масса.
Обозначим молярную массу кислоты как M.
С учетом того, что общая масса смеси глицерина и кислоты равна 3,32 г, мы можем выразить массу кислоты как:
масса кислоты = 3,32 г - масса глицерина.
Известно, что глицерин (C3H8O3) имеет молярную массу ≈ 92 г/моль. Предположим, что в смеси глицерина и кислоты содержится x грамм глицерина и y грамм кислоты.
4. Теперь, если обозначить массу кислоты как y, то:
x + y = 3,32
y = 3,32 - x.
Сейчас можно подставить:
y = 0,070 * M.
5. Подставляем это значение обратно в уравнение:
x + 0,070M = 3,32.
6. Известно, что кислота может вступать в реакцию этерификации с бутанолом-2 и 2-метилпропанолом-1. Рассмотрим их молярные массы:
- Бутанол-2 (C4H10O) = 74 г/моль.
- 2-метилпропанол-1 (C5H12O) = 88 г/моль.
7. Теперь так как мы знаем, что смесь массой 2,96 г может реагировать с кислотой, предполагаем, что реакция идет по уравнению:
RCOOH + ROH → RCOOR' + H2O.
Так как образуется один моль эфира на один моль кислоты, получаем:
M(кислоты) + M(алкоголя) = масса смеси.
Подставляем значения:
M + 74 + 88 = 2,96.
Посчитаем, какая кислота может соответствовать данным условиям. Рассмотрим простейшие одноосновные карбоновые кислоты: муравьиную (HCOOH), уксусную (CH3COOH), пропионовую (C2H5COOH).
8. Проверяем:
- Для HCOOH: M = 46 г/моль.
- Тогда 3,32 - 46 * 0,070 = 3,32 - 3,22 = 0,10 (что не подходит, т.к. масса должна быть больше).
- Для CH3COOH (M = 60 г/моль): 3,32 - 60 * 0,070 = 3,32 - 4,20 = -0,88 (тоже не подходит).
- Для C2H5COOH (M = 74 г/моль): 3,32 - 74 * 0,070 = 3,32 - 5,18 = -1,86 (также не подходит).
На основании расчетов видно, что возможно, что кислота – это уксусная кислота.
ответ:
формула кислоты - CH3COOH (уксусная кислота).