дано:
- масса изомерных сложных эфиров m_эф = 1,76 г
- объем раствора KOH V_KOH = 15,9 см3
- массовая доля KOH в растворе w_KOH = 22%
- плотность раствора ρ_раствор = 1,2 г/см3
- объем газа (алканы) V_газ = 448 см3 (н. у.)
- плотность газов по воздуху ρ_газ = 0,612
найти:
- качественный и количественный состав исходной смеси изомерных сложных эфиров
- состав твердого остатка после прокаливания
решение:
1. Находим массу KOH в растворе:
m_KOH = V_KOH * ρ_раствор * (w_KOH / 100)
m_KOH = 15,9 см3 * 1,2 г/см3 * 0,22 = 4,224 г
2. Определим количество KOH в моль:
n_KOH = m_KOH / M_KOH
где M_KOH = 39 + 16 + 1 = 56 г/моль
n_KOH = 4,224 г / 56 г/моль = 0,075 моль
3. Учитывая, что сложные эфиры реагируют с KOH, определим, сколько сложных эфиров прореагировало. Предположим, что 1 моль сложного эфира дает 1 моль KOH.
4. Применим газовое уравнение для расчета количества выделившихся алканов:
PV = nRT
При нормальных условиях P = 101325 Па, T = 273 K, R = 8,314 Дж/(моль·К).
n_газ = PV / RT = (101325 Па * 0,448 л) / (8,314 Дж/(моль·К) * 273 К) = 0,0196 моль
5. По данным о плотности газов можно найти массу получившихся алканов:
m_газ = V_газ * ρ_газ
где V_газ = 448 см3 = 0,448 л
m_газ = 0,448 л * 0,612 г/л = 0,274 г
6. Составляем уравнение реакции между сложными эфирами и KOH. Если предположить, что один из возможных сложных эфиров - это изобутиловый эфир, то, принимая во внимание стехиометрию, мы можем сказать, что 1 моль сложного эфира дает 1 моль алкана. Таким образом, налицо соотношение между количеством сложных эфиров и количеством выделившихся алканов.
7. Количество сложных эфиров, которые прореагировали (n_эф):
n_эф = m_газ / M_алкан
где M_алкан ≈ 30 г/моль (изобутан)
n_эф = 0,274 г / 30 г/моль = 0,00913 моль
8. Вычисляя количественный состав исходной смеси, можно получить количество вещества сложных эфиров:
n_исходное = n_эф + n_KOH = 0,00913 моль + 0,075 моль = 0,08413 моль
9. Рассчитаем оставшуюся массу после реакции, которая станет твердым остатком (KOH осталось в незначительных количествах или полностью прореагировало):
m_остаток = m_эф - m_газ = 1,76 г - 0,274 г = 1,486 г
ответ:
- Исходная смесь: сложные эфиры (возможно, изобутиловые) массой 1,76 г, KOH 4,224 г.
- Твердый остаток после прокаливания: 1,486 г.