Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 3707
2023-09-13 
Смесь муравьиной кислоты, формальдегида и метанола в реакции с избытком натрия образует 3,36 л (н. у.) водорода. При обработке образовавшейся смеси продуктов разбавленным раствором щелочи масса щелочи в растворе увеличивается на 8,00 г. В реакции исходной смеси такой же массы с избытком гидроксида диамминсеребра образуется 0,280 моль серебра. Вычислите массовую долю формальдегида в исходной смеси.
Решение:
Из компонентов смеси в реакцию с натрием вступают муравьиная кислота и метанол:
$2CH_{3}OH + 2Na \rightarrow 2CH_{3}ONa + H_{2} \uparrow$ (I)
$2HCOOH + 2Na \rightarrow 2HCOONa + H_{2} \uparrow$ (II)
Вычислим количество вещества водорода, выделяющегося в реакциях (I) и (II) по формуле
$\nu (H_{2}) = \frac{V(H_{2})}{V_{m}}; \nu (H_{2}) = \frac{3,36}{22,4} = 0,15 моль$.
При обработке образовавшейся смеси продуктов (метоксида натрия $CH_{3}ONa$ и формиата натрия $HCOONa$) разбавленным раствором щелочи протекает реакция гидролиза:
$CH_{3}ONa + H_{2}O \rightarrow CH_{3}OH + NaOH$ (III)
Масса щелочи в растворе увеличивается за счет протекания этой реакции, образуется при этом $\nu (NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)}; \nu (NaOH) = \frac{8}{40} = 0,2 моль$. Из уравнения реакции (III) следует, что $\nu (CH_{3}OH) = \nu (NaOH) = 0,2 моль$.
Таким образом, при образовании метоксида натрия в реакции (I) выделилось водорода:
$\nu (H_{2})_{I} = 0,5 \nu (CH_{3}OH) = 0,5 \cdot 0,2 - 0,1 моль$,
а в реакции (II)
$\nu (H_{2})_{II} = 0,15-0,1 = 0,05 моль$;
следовательно,
$\nu (HCOOH) = 2 \nu (H_{2})_{II} = 2 \cdot 0,5 = 0,1 моль$.
С гидроксидом диамминсеребра реагируют формальдегид и муравьиная кислота:
$HCOOH + 2 [Ag (NH_{3})_{2}]OH \rightarrow (NH_{4})_{2}CO_{3} + 2Ag \downarrow + 2NH_{3} \uparrow + H_{2}O$ (IV)
$HCOH + 4[Ag(NH_{3})_{2}]OH \rightarrow (NH_{4})_{2}CO_{3} + 4Ag \downarrow + 6NH_{3} \uparrow +2 H_{2}O$ (V)
В реакции (IV) образуется серебра
$\nu (Ag)_{IV} = 2 \nu (HCOOH) = 2 \cdot 0,1 = 0,2 моль$,
следовательно, в реакции (V) выделяется серебра $\nu(Ag)_{V} = 0,28-0,2-0,08 моль$. По уравнению реакции (V):
$\nu (HCOH) = 0,25 \nu (Ag)_{V} = 0,25 \cdot 0,08 = 0,02 моль$.
Вычислим массы всех компонентов исходной смеси по формуле
$M(X) = \frac{m(X)}{ \nu (X)}; m(hCOOH) = 46 \cdot 0,1 = 4,6 г$;
$m(HCOH) = 30 \cdot 0,02 = 0,6 г; m(CH_{3}OH) = 32 \cdot 0,2 = 6,4 г$.
Рассчитаем массу исходной смеси:
$m(смеси) = m(HCOOH) + m(HCOH) + m(CH_{3}OH) = 4,6+0,6+6,4 = 11,6 г$.
Массовую долю формальдегида найдем по формуле
$\omega (HCOH) = \frac{m(HCOH)}{m(смесь)}; \omega (HCOH) = \frac{0,6}{11,6} = 0,0517$, или 5,17%.
Смесь муравьиной кислоты, формальдегида и метанола в реакции с избытком натрия образует 3,36 л (н. у.) водорода. При обработке образовавшейся смеси продуктов разбавленным раствором щелочи масса щелочи в растворе увеличивается на 8,00 г. В реакции исходной смеси такой же массы с избытком гидроксида диамминсеребра образуется 0,280 моль серебра. Вычислите массовую долю формальдегида в исходной смеси.
Решение:
Из компонентов смеси в реакцию с натрием вступают муравьиная кислота и метанол:
$2CH_{3}OH + 2Na \rightarrow 2CH_{3}ONa + H_{2} \uparrow$ (I)
$2HCOOH + 2Na \rightarrow 2HCOONa + H_{2} \uparrow$ (II)
Вычислим количество вещества водорода, выделяющегося в реакциях (I) и (II) по формуле
$\nu (H_{2}) = \frac{V(H_{2})}{V_{m}}; \nu (H_{2}) = \frac{3,36}{22,4} = 0,15 моль$.
При обработке образовавшейся смеси продуктов (метоксида натрия $CH_{3}ONa$ и формиата натрия $HCOONa$) разбавленным раствором щелочи протекает реакция гидролиза:
$CH_{3}ONa + H_{2}O \rightarrow CH_{3}OH + NaOH$ (III)
Масса щелочи в растворе увеличивается за счет протекания этой реакции, образуется при этом $\nu (NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)}; \nu (NaOH) = \frac{8}{40} = 0,2 моль$. Из уравнения реакции (III) следует, что $\nu (CH_{3}OH) = \nu (NaOH) = 0,2 моль$.
Таким образом, при образовании метоксида натрия в реакции (I) выделилось водорода:
$\nu (H_{2})_{I} = 0,5 \nu (CH_{3}OH) = 0,5 \cdot 0,2 - 0,1 моль$,
а в реакции (II)
$\nu (H_{2})_{II} = 0,15-0,1 = 0,05 моль$;
следовательно,
$\nu (HCOOH) = 2 \nu (H_{2})_{II} = 2 \cdot 0,5 = 0,1 моль$.
С гидроксидом диамминсеребра реагируют формальдегид и муравьиная кислота:
$HCOOH + 2 [Ag (NH_{3})_{2}]OH \rightarrow (NH_{4})_{2}CO_{3} + 2Ag \downarrow + 2NH_{3} \uparrow + H_{2}O$ (IV)
$HCOH + 4[Ag(NH_{3})_{2}]OH \rightarrow (NH_{4})_{2}CO_{3} + 4Ag \downarrow + 6NH_{3} \uparrow +2 H_{2}O$ (V)
В реакции (IV) образуется серебра
$\nu (Ag)_{IV} = 2 \nu (HCOOH) = 2 \cdot 0,1 = 0,2 моль$,
следовательно, в реакции (V) выделяется серебра $\nu(Ag)_{V} = 0,28-0,2-0,08 моль$. По уравнению реакции (V):
$\nu (HCOH) = 0,25 \nu (Ag)_{V} = 0,25 \cdot 0,08 = 0,02 моль$.
Вычислим массы всех компонентов исходной смеси по формуле
$M(X) = \frac{m(X)}{ \nu (X)}; m(hCOOH) = 46 \cdot 0,1 = 4,6 г$;
$m(HCOH) = 30 \cdot 0,02 = 0,6 г; m(CH_{3}OH) = 32 \cdot 0,2 = 6,4 г$.
Рассчитаем массу исходной смеси:
$m(смеси) = m(HCOOH) + m(HCOH) + m(CH_{3}OH) = 4,6+0,6+6,4 = 11,6 г$.
Массовую долю формальдегида найдем по формуле
$\omega (HCOH) = \frac{m(HCOH)}{m(смесь)}; \omega (HCOH) = \frac{0,6}{11,6} = 0,0517$, или 5,17%.
