Определите молекулярную формулу спирта, если при нагревании 274 г этого спирта с концентрированной сульфатной кислотой

80%.

Чтобы решить эту задачу, мы начнем с определения количества ненасыщенного углеводорода, который образуется при реакции. Затем мы найдем количество углерода и водорода в этом углеводороде и сравним его с исходным веществом - спиртом. Давайте начнем.

Итак, нам дано, что при нагревании 274 г спирта с концентрированной сульфатной кислотой образуется 133,4 г ненасыщенного углеводорода с одной двойной связью. Пусть x - это количество молей углеводорода, образовавшегося в реакции.

Молярная масса спирта (CnH2n+1OH) составляет 46 г/моль. Из этого можно найти количество молей спирта, используя следующую формулу:

\[
\text{{Моли спирта}} = \frac{{\text{{Масса спирта}}}}{{\text{{Молярная масса спирта}}}}
\]

Таким образом, количество молей спирта равно:

\[
\text{{Моли спирта}} = \frac{{274 \, \text{{г}}}}{{46 \, \text{{г/моль}}}} = 5,96 \, \text{{моль}}
\]

Из уравнения реакции мы знаем, что каждая молекула ненасыщенного углеводорода содержит одну двойную связь. Поэтому количество молей углеводорода равно количеству молекул ненасыщенного углеводорода:

\[
\text{{Моли углеводорода}} = 5,96 \, \text{{моль}}
\]

Обратите внимание, что между каждой молекулой углеводорода и каждой молекулой спирта у нас есть соотношение 1:1. То есть количество молей углеводорода, образовавшегося при реакции, должно быть равно количеству молей спирта, которое мы рассчитали ранее.

Итак, мы имеем:

\[
\text{{Моли углеводорода}} = \text{{Моли спирта}} = 5,96 \, \text{{моль}}
\]

Теперь мы можем найти количество углерода и водорода в углеводороде.

Каждый углеводород содержит одну двойную связь, поэтому количество углерода в углеводороде равно количеству молей углеводорода:

\[
\text{{Моли углерода}} = 5,96 \, \text{{моль}}
\]

Каждый углеводород также содержит 2 моля водорода, поэтому количество водорода в углеводороде равно двойному количеству молей углеводорода:

\[
\text{{Моли водорода}} = 2 \times 5,96 \, \text{{моль}} = 11,92 \, \text{{моль}}
\]

Теперь нам нужно перевести количество углерода и водорода в массу.

Молярная масса углерода (C) составляет 12 г/моль, а молярная масса водорода (H) составляет 1 г/моль. Переведем количество молей углерода и водорода в массу, используя следующие формулы:

\[
\text{{Масса углерода}} = \text{{Моли углерода}} \times \text{{Молярная масса углерода}}
\]

\[
\text{{Масса водорода}} = \text{{Моли водорода}} \times \text{{Молярная масса водорода}}
\]

Таким образом, получаем:

\[
\text{{Масса углерода}} = 5,96 \, \text{{моль}} \times 12 \, \text{{г/моль}} = 71,52 \, \text{{г}}
\]

\[
\text{{Масса водорода}} = 11,92 \, \text{{моль}} \times 1 \, \text{{г/моль}} = 11,92 \, \text{{г}}
\]

Теперь мы можем найти массу спирта (CnH2n+1OH) до реакции, вычитая образовавшуюся массу углеводорода из начальной массы спирта:

\[
\text{{Масса спирта до реакции}} = \text{{Масса спирта}} - \text{{Масса углерода}} - \text{{Масса водорода}}
\]

\[
\text{{Масса спирта до реакции}} = 274 \, \text{{г}} - 71,52 \, \text{{г}} - 11,92 \, \text{{г}} = 190,56 \, \text{{г}}
\]

Наконец, находим количество молей спирта до реакции, используя следующую формулу:

\[
\text{{Моли спирта до реакции}} = \frac{{\text{{Масса спирта до реакции}}}}{{\text{{Молярная масса спирта}}}}
\]

\[
\text{{Моли спирта до реакции}} = \frac{{190,56 \, \text{{г}}}}{{46 \, \text{{г/моль}}}} = 4,14 \, \text{{моль}}
\]

Наконец, эффективность реакции можно рассчитать как отношение количества молей спирта, которое вычислено до реакции, к количеству молей спирта, которое мы изначально имели:

\[
\text{{Эффективность реакции}} = \frac{{\text{{Моли спирта до реакции}}}}{{\text{{Моли спирта}}}} \times 100\%
\]

\[
\text{{Эффективность реакции}} = \frac{{4,14 \, \text{{моль}}}}{{5,96 \, \text{{моль}}}} \times 100\% = 69,46\%
\]

Таким образом, эффективность реакции составляет около 69,46\%.

Молекулярная формула спирта будет зависеть от количества углерода и водорода в спирте. Поскольку мы знаем, что масса спирта до реакции составляет 190,56 г, а молярная масса спирта равна 46 г/моль, мы можем найти количество молей спирта до реакции:

\[
\text{{Моли спирта до реакции}} = \frac{{\text{{Масса спирта до реакции}}}}{{\text{{Молярная масса спирта}}}}
\]

\[
\text{{Моли спирта до реакции}} = \frac{{190,56 \, \text{{г}}}}{{46 \, \text{{г/моль}}}} = 4,14 \, \text{{моль}}
\]

Поскольку эффективность реакции составляет 80\%, фактическое количество молей спирта, прореагировавшего, будет равно:

\[
\text{{Моли спирта}} = \text{{Эффективность реакции}} \times \text{{Моли спирта до реакции}} = 0,80 \times 4,14 \, \text{{моль}} = 3,312 \, \text{{моль}}
\]

Теперь мы можем найти количество углерода и водорода в спирте и использовать эти значения для определения молекулярной формулы спирта.

Количество углерода в спирте можно рассчитать, зная, что каждый спирт (CnH2n+1OH) содержит (2n + 1) атомов углерода:

\[
2n + 1 = \text{{Моли спирта}} \times \text{{Количество атомов углерода в 1 моле спирта}}
\]

\[
2n + 1 = 3,312 \times 6 = 18,672
\]

\[
2n = 18,672 - 1 = 17,672
\]

\[
n = \frac{{17,672}}{{2}} = 8,836
\]

Таким образом, количество атомов углерода в молекуле спирта равно 8,836. Обратите внимание, что число атомов должно быть целым числом, поэтому мы округлили его до 9.

Количество водорода в спирте можно рассчитать, зная, что каждый спирт (CnH2n+1OH) содержит (2n + 1 + 1) атомов водорода (один атом водорода связан с атомом кислорода, а остальные атомы водорода связаны с атомами углерода):

\[
2n + 1 + 1 = \text{{Моли спирта}} \times \text{{Количество атомов водорода в 1 моле спирта}}
\]

\[
2n + 1 + 1 = 3,312 \times 2 \times 1 = 6,624
\]

Таким образом, количество атомов водорода в молекуле спирта равно 6,624. Обратите внимание, что число атомов должно быть целым числом, поэтому мы округлили его до 7.

Итак, молекулярная формула спирта с одной двойной связью, образовавшегося в данной реакции, имеет следующий вид:

\[
\text{{C}}_9\text{{H}}_7\text{{OH}}
\]

Таким образом, молекулярная формула спирта, образовавшегося в данной реакции, - С9Н7ОН.

Надеюсь, что данное пошаговое решение помогло тебе понять, как решать такие задачи. Если у тебя возникнут еще вопросы, не стесняйся задавать их!