Какой газ и в каком объеме (при н.у.) выделится при прокаливании твердого остатка после выкипания раствора, в котором

Вельвет

4

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся два шага. Сначала мы вычислим количество моль масляной кислоты, затем рассчитаем количество моль выделяющегося газа.

Шаг 1: Рассчитаем количество моль масляной кислоты.

Для этого нам нужно знать молярную массу масляной кислоты (HCOOH). По таблице молярных масс элементов масса атома H равна 1,01 г/моль, масса атома C - 12,01 г/моль, а масса атома O - 16,00 г/моль. Следовательно, молярная масса масляной кислоты составляет:

\[M(HCOOH) = (1 \times 1,01) + (1 \times 12,01) + (2 \times 16,00) = 46,03 \, \text{г/моль}\]

Теперь мы можем рассчитать количество моль масляной кислоты:

\[n(HCOOH) = \frac{m}{M(HCOOH)} = \frac{8,8}{46,03} = 0,191 \, \text{моль}\]

Шаг 2: Рассчитаем количество моль выделяющегося газа.

Из уравнения реакции, прокаливания масляной кислоты (HCOOH), мы знаем, что газом, выделяющимся при этой реакции, является \(CO_2\). Реакция масляной кислоты с гидроксидом натрия (NaOH) приводит к образованию натриевой соли карбоновой кислоты и воды.

Уравнение реакции:

\[HCOOH + NaOH \rightarrow NaHCOO + H_2O\]

Так как масляная кислота - моно-базовая карбоновая кислота, то при ее нейтрализации с гидроксидом натрия образуется натриевая соль карбоновой кислоты (натриевый формиат, \(NaHCOO\)).

Теперь мы должны рассчитать количество моль образующейся натриевой соли карбоновой кислоты.

\[n(NaHCOO) = n(HCOOH) = 0,191 \, \text{моль}\]

Так как в уравнении реакции между масляной кислотой и гидроксидом натрия коэффициент перед \(CO_2\) равен 1, это означает, что количество моль выделяющегося \(CO_2\) также равно \(n(NaHCOO)\).

Теперь мы можем рассчитать объем выделяющегося газа при н.у., используя идеальный газовый закон.

Идеальный газовый закон:

\[PV = nRT\]

Где:
\(P\) - давление газа (при н.у. равно 1 атм),
\(V\) - объем газа при н.у. (что мы хотим найти),
\(n\) - количество молей газа (равно \(n(NaHCOO)\)),
\(R\) - универсальная газовая постоянная (\(0,0821 \, \text{атм} \cdot \text{моль}/\text{К}\)),
\(T\) - температура газа в кельвинах (при н.у. равно 273,15 К).

Решая это уравнение для \(V\), мы получаем:

\[V = \frac{nRT}{P} = \frac{(0,191 \, \text{моль}) \times (0,0821 \, \text{атм} \cdot \text{моль}/\text{К}) \times (273,15 \, \text{K})}{1 \, \text{атм}}\]

Выполняя необходимые вычисления, получаем:

\[V \approx 3,313 \, \text{л}\]

Таким образом, при прокаливании твердого остатка после выкипания раствора содержащего масляную кислоту, при н.у. выделится газ \(CO_2\) объемом примерно 3,313 литра.

Если вместо масляной кислоты использовать изомасляную кислоту (CH3COOH), реакция будет выглядеть следующим образом:

\[CH3COOH + NaOH \rightarrow CH3COONa + H2O\]

Таким образом, при нейтрализации изомасляной кислоты с гидроксидом натрия, образуется натриевая соль уксусной (изомасляной) кислоты (\(CH3COONa\)) и вода (\(H2O\)). В этой реакции газ \(CO_2\) не выделяется.