Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 4408
2025-11-24 
Сплавили 22.7 г смеси калиевой соли карбоновой кислоты и гидроксида калия, содержащей избыток щелочи. Полученное твердое вещество снова подвергли плавлению с 12.0 г оксида кремния. Объем выделившегося при этом газа составил 1.22 л (при 25$^{\circ}$С). Твердый остаток промыли избытком воды. Масса нерастворившегося вещества составила 3.0 г. Установите молекулярную формулу и массу полученного в первой реакции органического соединения.
Решение:
При сплавлении твердых солей карбоновых кислот с твердыми щелочами происходит следующая реакция:
$RCOOK + KOH \xrightarrow{t^{\circ}} RH\uparrow + K_{2}CO_{3}.$
По условию задачи полученное в результате этой реакции твердое вещество - это смесь избытка KOH и $K_{2}CO_{3}$. Пусть сплавлению подвергли $x$ моль соли RCOOK и $y$ моль щелочи KOH. Тогда в результате реакции получили $x$ моль карбоната калия, а $(y - x)$ моль щелочи осталось неизрасходованным.
С оксидом кремния реагируют и карбонат, и гидроксид калия:
$\underset{x}{K_{2}CO_{3}} + \underset{x}{SiO_{2}} \rightarrow K_{2}SiO_{3} + \underset{x}{CO_{2}\uparrow};$
$\underset{y-x}{2KOH} + \underset{(y-x)/2}{SiO_{2}} \rightarrow K_{2}SiO_{3} + H_{2}O\uparrow.$
По условию задачи количество оксида кремния:
$v(SiO_{2}) = 12.0 / 60 = 0.2 \text{ моль}.$
Поскольку все продукты растворимы в воде, остаток после второго плавления и промывания водой - это избыток $SiO_{2}$ в количестве
$v(SiO_{2 \text{ избыток}}) = 3.0 / 60 = 0.05 \text{ моль},$
следовательно, в реакцию вступило $0.2 - 0.05 = 0.15$ моль $SiO_{2}$, тогда
$x + (y - x) / 2 = 0.15, \text{ т.е. } x + y = 0.3.$
Выделившийся газ - это $CO_{2}$; его количество
$v(CO_{2}) = pV / (RT) = 101.3 \cdot 1.22 / (8.31 \cdot 298) = 0.05 \text{ моль}.$
Отсюда $x = 0.05$ моль, $y = 0.3 - 0.05 = 0.25$ моль, т.е. сплавлению подвергли 0.05 моль RCOOK и 0.25 моль KOH.
Масса 0.25 моль гидроксида калия:
$m(KOH) = 0.25 \cdot 56 = 14 \text{ г}.$
Так как исходная масса при сплавлении равна 22.7 г, то масса гидроксида калия:
$m(RCOOK) = 22.7 - 14 = 8.7 \text{ г}.$
Поскольку $v(RCOOK) = 0.05$, то $M(RCOOK) = 8.7 / 0.05 = 174 \text{ г/моль};$
тогда
$M(R) = 174 - M(COOK) = 174 - 83 = 91 \text{ г/моль}.$
R - это $C_{7}H_{7}$, а RH - это $C_{7}H_{8}$, толуол.
Масса полученного толуола:
$m(C_{7}H_{8}) = 0.05 \cdot 92 = 4.6 \text{ г}.$
Ответ: $C_{7}H_{8}, 4.6 \text{ г}.$
Сплавили 22.7 г смеси калиевой соли карбоновой кислоты и гидроксида калия, содержащей избыток щелочи. Полученное твердое вещество снова подвергли плавлению с 12.0 г оксида кремния. Объем выделившегося при этом газа составил 1.22 л (при 25$^{\circ}$С). Твердый остаток промыли избытком воды. Масса нерастворившегося вещества составила 3.0 г. Установите молекулярную формулу и массу полученного в первой реакции органического соединения.
Решение:
При сплавлении твердых солей карбоновых кислот с твердыми щелочами происходит следующая реакция:
$RCOOK + KOH \xrightarrow{t^{\circ}} RH\uparrow + K_{2}CO_{3}.$
По условию задачи полученное в результате этой реакции твердое вещество - это смесь избытка KOH и $K_{2}CO_{3}$. Пусть сплавлению подвергли $x$ моль соли RCOOK и $y$ моль щелочи KOH. Тогда в результате реакции получили $x$ моль карбоната калия, а $(y - x)$ моль щелочи осталось неизрасходованным.
С оксидом кремния реагируют и карбонат, и гидроксид калия:
$\underset{x}{K_{2}CO_{3}} + \underset{x}{SiO_{2}} \rightarrow K_{2}SiO_{3} + \underset{x}{CO_{2}\uparrow};$
$\underset{y-x}{2KOH} + \underset{(y-x)/2}{SiO_{2}} \rightarrow K_{2}SiO_{3} + H_{2}O\uparrow.$
По условию задачи количество оксида кремния:
$v(SiO_{2}) = 12.0 / 60 = 0.2 \text{ моль}.$
Поскольку все продукты растворимы в воде, остаток после второго плавления и промывания водой - это избыток $SiO_{2}$ в количестве
$v(SiO_{2 \text{ избыток}}) = 3.0 / 60 = 0.05 \text{ моль},$
следовательно, в реакцию вступило $0.2 - 0.05 = 0.15$ моль $SiO_{2}$, тогда
$x + (y - x) / 2 = 0.15, \text{ т.е. } x + y = 0.3.$
Выделившийся газ - это $CO_{2}$; его количество
$v(CO_{2}) = pV / (RT) = 101.3 \cdot 1.22 / (8.31 \cdot 298) = 0.05 \text{ моль}.$
Отсюда $x = 0.05$ моль, $y = 0.3 - 0.05 = 0.25$ моль, т.е. сплавлению подвергли 0.05 моль RCOOK и 0.25 моль KOH.
Масса 0.25 моль гидроксида калия:
$m(KOH) = 0.25 \cdot 56 = 14 \text{ г}.$
Так как исходная масса при сплавлении равна 22.7 г, то масса гидроксида калия:
$m(RCOOK) = 22.7 - 14 = 8.7 \text{ г}.$
Поскольку $v(RCOOK) = 0.05$, то $M(RCOOK) = 8.7 / 0.05 = 174 \text{ г/моль};$
тогда
$M(R) = 174 - M(COOK) = 174 - 83 = 91 \text{ г/моль}.$
R - это $C_{7}H_{7}$, а RH - это $C_{7}H_{8}$, толуол.
Масса полученного толуола:
$m(C_{7}H_{8}) = 0.05 \cdot 92 = 4.6 \text{ г}.$
Ответ: $C_{7}H_{8}, 4.6 \text{ г}.$
