дано:
- масса метанола = 6,0 г
- масса осадка (Ag) = 43,2 г
- объем выделившегося газа (при реакции с гидрокарбонатом натрия) = 2,24 дм3 (при н.у.)
найти:
процент метанола, не подвергшегося окислению.
решение:
1. Определим количество вещества метанола (CH3OH), используя его молярную массу (32 г/моль):
количество вещества метанола = масса метанола / молярная масса метанола = 6,0 г / 32 г/моль = 0,1875 моль.
2. Теперь определим количество вещества серебра (Ag), образовавшегося в результате реакции с аммиачным раствором оксида серебра. Молярная масса серебра равна 107,87 г/моль:
количество вещества Ag = масса Ag / молярная масса Ag = 43,2 г / 107,87 г/моль ≈ 0,400 моль.
3. В реакции каталитического окисления метанола также могут образовываться альдегид (формальдегид, CH2O) и другие соединения, но нам важно знать, что каждый моль формальдегида при реакции с Ag2O дает 1 моль серебра:
число моль формальдегида = количество вещества Ag = 0,400 моль.
4. Учитывая stoichiometry, для образования 0,400 моль формальдегида было использовано 0,400 моль метанола, так как на один моль метанола может образоваться один моль формальдегида (в идеальных условиях):
количество метанола, прореагировавшего = 0,400 моль.
5. Теперь найдем количество метанола, которое не подверглось окислению:
количество метанола, не прореагировавшего = общее количество метанола - количество метанола, прореагировавшего = 0,1875 моль - 0,400 моль.
Так как это невозможно, значит, весь метанол прореагировал и остался только формальдегид.
6. Теперь определим, сколько метанола могло образовать 2,24 дм3 газа (углекислого газа). Согласно уравнению состояния газов, 1 моль газа при нормальных условиях занимает 22,4 л:
количество вещества газа = объем газа / 22,4 л/моль = 2,24 дм3 / 22,4 дм3/моль = 0,1 моль.
7. Это количество газа можно получить из реакции между натриевым гидрокарбонатом и кислотой (например, уксусной или другой), которая могла образоваться. Из этой реакции также подразумевается, что вся оставшаяся часть метанола не прореагировала.
8. Так как мы знаем, что всего было 0,1875 моль метанола, и если все 0,1 моль газа пришло от кислоты, то можем сделать вывод, что:
количество метанола, не подвергшегося окислению = 0,1875 моль - 0,1 моль = 0,0875 моль.
9. Для нахождения процента метанола, не подвергшегося окислению:
процент = (количество метанола, не прореагировавшего / общее количество метанола) * 100% = (0,0875 моль / 0,1875 моль) * 100% = 46,67%.
ответ:
приблизительно 46,67% метанола не подверглось окислению.