К одноосновной карбоновой кислоте массой 96 г добавили водный раствор гидроксида бария. Раствор упарили, остаток прокалили при 380
Вопрос посетителя
К одноосновной карбоновой кислоте массой 96 г добавили водный раствор гидроксида бария. Раствор упарили, остаток прокалили при 380оС. В результате прокаливания выделилась смесь газов с плотностью 0,56 г/л и осталось 236,4 г твердого вещества. При добавлении к этому твердому веществу избытка соляной кислоты выделилось 29,04 л газа с плотностью 1,82 г/л при 22оС. Определите состав исходной кислоты. (все измерения проводились при давлении 1 атм)
Ответ эксперта
Решение.
1) Проанализируем химизм процесса. Кислота нейтрализуется щелочью, полученная соль прокаливается. Прокаливание солей двухвалентных металлов приводит к образованию кетонов:
(RCOO)2Вa → ВaCO3 + R – (C=O) – R
В условии сказано, что получена смесь газов. Это говорит о том, что щелочь была в избытке и прошла реакция Дюма: (RCOO)2Вa + Вa(OH)2 → 2ВaCO3 + 2RH
Значит, смесь газов состоит из углеводорода и кетона.
2) Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, определим молярную массу смеси газов
М = mRT/PV; M = ρRT/P; M = 0,56 ∙ 8,314 ∙ (380 + 273)/ 101325 = 0,03 кг/моль = 30 г/моль
Такое значение молярной массы показывает, что один газ имеет молярную массу больше 30 (кетон), а другой – меньше 30 (метан, этан имеет массу 30).
Отсюда мы делаем вывод, что R = CH3, кетон – это ацетон, а исходная кислота – уксусная.
3) Проверим наше предположение.
Определим, в каком соотношении образовались метан (х моль) и ацетон (у моль)
16х +58у = 30 х = 0,667 моль
х + у = 1 моль у = 0,333 моль
Определим молярную массу газа, выделившегося при обработке твердого остатка соляной кислотой
M = ρRT/P; M = 1,82 ∙ 8,314 ∙ (22+273)/ 101325 = 0,044 кг/моль = 44 г/моль Это углекислый газ
Его масса = 1,82 ∙ 29,04 = 52,8528 г, его количество 52,8528 : 44 = 1,2012 моль
Это количество равно количеству карбоната бария 236,4/197 = 1,2 моль
Количество карбоната, в свою очередь, равно количеству метана (0,667 ∙ 1,2 = 0,8 моль) и ацетона (0,333 ∙ 1,2 = 0,3996 моль)
0,3996 0,3996 0,3996
(RCOO)2Вa → ВaCO3 + R – (C=O) – R
0,4 0,8 0,8
(RCOO)2Вa + Вa(OH)2 → 2ВaCO3 + 2RH
Общее количество соли 0,7996 моль, следовательно, кислоты в 2 раза больше:
1,5992 0,7996
2RCOOН + Вa(OH)2 → (RCOO)2Вa + 2Н2О
Найдем молярную массу кислоты 96/1,5992= 60 г/моль. Соответствует расчету.
Ответ: уксусная кислота
