Дано:
- Формула веществ: C3H6O2.
- Масса смеси: 18,5 г.
- Объем газа при реакции с гидрокарбонатом калия: 1,12 дм3 (при нормальных условиях).
Найти:
- Вещества в смеси и их массовые доли.
Решение:
1. Определим количество моль газа, получившегося в результате реакции. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л. Поэтому количество моль газа:
n(газ) = V / 22,4 = 1,12 дм3 / 22,4 дм3/моль = 0,05 моль.
2. Гидрокарбонат калия реагирует с кислотами; так как одно из веществ не реагирует, предполагаем, что одно из них является кислотой, а другое - спиртом. Запишем возможные вещества с формулой C3H6O2:
- Пропионовая кислота (C2H5COOH)
- Этиловый эфир пропионовой кислоты (C3H6O2 → CH3COOCH2CH3)
3. Известно, что одно вещество не реагирует с раствором гидрокарбоната калия и аммиачным раствором оксида серебра, но подвергается гидролизу с гидроксидом калия. Это может быть спирт (например, пропанол или его производное).
4. Реакция пропионовой кислоты с гидрокарбонатом калия будет протекать по следующей схеме:
C2H5COOH + K2CO3 → C2H5COOK + CO2 ↑ + H2O.
5. Мы знаем, что образуется 0,05 моль газа (CO2). Это указывает на то, что в реакции участвовала пропионовая кислота.
6. Теперь найдем массу каждого вещества в смеси. Пусть масса пропионовой кислоты в смеси равна m1, а масса второго вещества (спирта) равна m2. Тогда:
m1 + m2 = 18,5 г.
7. Пропионовая кислота имеет молярную массу 74 г/моль, а спирт (например, пропанол) имеет молярную массу 60 г/моль. Количество моль пропионовой кислоты:
n1 = m1 / 74.
Количество моль спирта:
n2 = m2 / 60.
8. Из реакции мы определили, что 0,05 моль газа было получено от пропионовой кислоты, следовательно:
n1 = 0,05 ⇒ m1 = n1 * 74 = 0,05 * 74 = 3,7 г.
9. Подставим m1 в уравнение для массы смеси:
3,7 г + m2 = 18,5 г ⇒ m2 = 18,5 г - 3,7 г = 14,8 г.
10. Теперь найдем массовые доли:
Массовая доля пропионовой кислоты:
w1 = m1 / (m1 + m2) = 3,7 г / 18,5 г ≈ 0,2 = 20%.
Массовая доля спирта:
w2 = m2 / (m1 + m2) = 14,8 г / 18,5 г ≈ 0,8 = 80%.
Ответ:
- Вещества в смеси: пропионовая кислота (C2H5COOH) и пропанол (C3H8O).
- Массовая доля пропионовой кислоты: 20%.
- Массовая доля пропанола: 80%.