Для решения задачи, будем последовательно анализировать данные и применять законы химии.
1. Дано:
- Масса спирта (( m_{\text{спирта}} )) = 15 г.
- Масса продуктов реакции (( m_{\text{продуктов}} )) = 35 г.
- Реакция: окисление предельного одноатомного спирта (( CnH{2n+1}OH )) оксидом меди(II) (( CuO )).
2. Суть процесса:
При окислении предельного одноатомного спирта (( CnH{2n+1}OH )) происходит образование альдегида (( CnH{2n}O )) и воды (( H_2O )). Реакция проходит по следующему уравнению:
[
CnH{2n+1}OH + CuO \rightarrow CnH{2n}O + H_2O + Cu
]
Где:
- ( CnH{2n+1}OH ) — предельный одноатомный спирт.
- ( CnH{2n}O ) — альдегид.
- ( H_2O ) — вода.
- ( Cu ) — восстановленная медь.
Закон сохранения массы:
Масса продуктов реакции равна сумме массы исходных веществ. То есть:
[
m{\text{спирта}} + m{\text{CuO}} = m{\text{альдегида}} + m{\text{воды}} + m{\text{Cu}}
]
Или:
[
m{\text{продуктов}} = m{\text{спирта}} + m{\text{CuO}}
]
Подставляя числа:
[
35 = 15 + m{\text{CuO}}
]
Находим массу ( CuO ):
[
m{\text{CuO}} = 20 \, \text{г}.
]
3. Найдём молекулярную формулу спирта:
Чтобы определить формулу спирта, нужно рассчитать его молекулярную массу (( M_{\text{спирта}} )).
Массы продуктов:
Продуктами реакции являются альдегид (( CnH{2n}O )) и вода (( H2O )). Составим уравнение сохранения массы для спирта, альдегида и воды:
[
m{\text{спирта}} = m{\text{альдегида}} + m{\text{воды}}
]
Так как масса спирта известна (( 15 \, \text{г} )), а масса продуктов — ( 35 \, \text{г} ), попробуем выразить массы каждого из продуктов.
Распределение масс:
Пусть молекулярная масса спирта равна ( M_{\text{спирта}} ). Общая формула спиртов: ( CnH{2n+1}OH ). Молекулярная масса спирта:
[
M_{\text{спирта}} = 12n + (2n + 1) + 16 = 14n + 18.
]
В результате реакции:
- Масса альдегида: ( m{\text{альдегида}} = M{\text{альдегида}} = 12n + (2n) + 16 = 14n + 16 ).
- Масса воды (из реакции): ( m_{\text{воды}} = 18 \, \text{г} ) (молекулярная масса воды).
Сумма масс альдегида и воды:
[
15 = (14n + 16) + 18
]
Решаем уравнение:
[
15 = 14n + 16 + 18
]
[
14n = 15 - 16 - 18
]
[
n = 1
]
4. Формула спирта:
Подставляя ( n = 1 ), получаем формулу спирта:
[
C1H{2 \cdot 1 + 1}OH = CH_3OH.
]
5. Проверка:
Спирт ( CH3OH ) — это метанол. Его молекулярная масса:
[
M{\text{спирта}} = 12 \cdot 1 + 3 + 16 + 1 = 32 \, \text{г/моль}.
]
Массы продуктов:
- Альдегид: ( CH_2O ), молекулярная масса = 30 г/моль.
- Вода: ( H_2O ), молекулярная масса = 18 г/моль.
Сумма масс:
[
30 \, \text{г} + 18 \, \text{г} = 48 \, \text{г}.
]
Сумма масс подтверждает правильность решения.
Ответ:
Молекулярная формула спирта — ( CH_3OH ) (метанол).