Каков состав исходной смеси спиртов, если 21,3 г этанола и бутанола-1 реагировали с избытком натрия, и в результате

Pyatno_5020

69

Данная задача является химической и связана с реакциями органических соединений. Давайте пошагово разберемся, как решить эту задачу.

1. Начнем с записи уравнения реакции:
\[C_2H_5OH + C_4H_{10}O \rightarrow X + Y + Z + 2H_2\]
где X, Y и Z обозначают другие продукты реакции, возникшие в результате трансформации этанола и бутанола-1.

2. Другим важным аспектом является то, что реакция происходит с избытком натрия. Это означает, что натрий реагирует со всем этанолом и бутанолом-1, а оставшаяся часть натрия реагирует с водой, образуя водород:
\[2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\]
Следовательно, образовавшийся в результате объем водорода связан с избытком натрия.

3. Обратим внимание на коэффициенты перед этанолом и бутанолом-1 в уравнении реакции. Они равны 1, что означает, что одна молекула этанола и одна молекула бутанола-1 реагируют между собой, образуя продукты. Поэтому соотношение между ними останется неизменным в исходной смеси и в продуктах реакции.

4. Теперь рассмотрим количество водорода, которое выделилось в результате реакции. Из условия задачи нам дано, что объем водорода равен 6,72 л (нормальных условиях).

5. Важно помнить, что мольный объем газов при нормальных условиях составляет 22,4 л. Таким образом, мы можем рассчитать количество молей выделившегося водорода:
\[n(H_2) = \frac{{V(H_2)}}{{V_m}} = \frac{{6,72}}{{22,4}} = 0,3 \; моль\]

6. Учитывая, что 1 молекула этанола и 1 молекула бутанола-1 реагируют между собой с образованием 2 молей водорода, мы можем установить следующее соотношение:
\[n(H_2) = 2 \cdot n(C_2H_5OH) = 2 \cdot n(C_4H_{10}O)\]

7. Подставим значение количества молей водорода:
\[0,3 = 2 \cdot n(C_2H_5OH) = 2 \cdot n(C_4H_{10}O)\]

8. Итак, мы видим, что количество молей этанола и бутанола-1 в исходной смеси равно 0,15 моль (половина от общего количества молей выделившегося водорода).

9. Теперь нам нужно вычислить массу этанола и бутанола-1. Молярная масса этанола (C2H5OH) равна:
\[M(C_2H_5OH) = 2 \cdot M(C) + 6 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \; г/моль\]

10. Таким образом, масса этанола в исходной смеси составляет:
\[m(C_2H_5OH) = n(C_2H_5OH) \cdot M(C_2H_5OH) = 0,15 \cdot 46 = 6,9 \; г\]

11. Аналогично, масса бутанола-1 (C4H10O) в исходной смеси равна:
\[m(C_4H_{10}O) = n(C_4H_{10}O) \cdot M(C_4H_{10}O) = 0,15 \cdot 74 = 11,1 \; г\]

12. Итак, состав исходной смеси спиртов, данной в задаче, составляет 6,9 г этанола и 11,1 г бутанола-1.

В данном решении мы использовали законы сохранения массы и количества вещества, а также знания о молярных массах соединений. Рассмотренный подход к решению задачи поможет школьникам лучше понять принципы химических реакций и применять их для решения подобных задач.