Задание 1

При пропускании смеси двух предельных одноатомных спиртов C_nH_2n+1OH (1) и C_mH_{2m +1}OH (2) через CuО происходит их окисление:

C_nH_2n+1OH + CuО  C_nH_2nO + Cu+ H₂O (3)

C_mH_{2m +1}OH + CuО  C_mH_2mO + Cu + H₂O. (4)

В соответствии со стехиометрией реакций количество спиртов равно количеству прореагировавшего оксида меди:

n(спиртов)=n₁+n₂=n(CuO)=m(СuO)/M(CuO)=18г/(80г/моль)=0,225моль.

При добавлении к образовавшейся смеси C_nH_2nO и C_mH_2mO избытка аммиачного раствора оксида серебра возможно протекание процесса по трем направлениям:

1. Если в состав исходной смеси входит первичный спирт с числом атомов углерода n1 (или m1), то в результате его окисления на CuO получается альдегид C_n-1H_2n-1С(O)H, который окисляется аммиачным раствором оксида серебра до соответствующей кислоты:

(5)

В этом случае в осадок выпадает серебро. Из уравнений реакции (3) и (5) видно, что n(Ag)/n(спирта)=2.

2. Если в состав исходной смеси входит метанол (n=1), то на CuO он превращается в метаналь, который, в свою очередь, при действии оксида серебра окисляется до СО₂:

(6)

В этом случае n(Ag)/n(спирта)=4.

3. Если в состав исходной смеси входит вторичный спирт, то в результате его

окисления на CuO образуется кетон, который не реагирует с оксидом серебра:

n (Ag)/n(спирта)=0.

Найдем количество образовавшегося осадка и выясним природу исходных веществ. n(Ag)=64,8г/(108г/моль)=0,6моль. Варианты, в которых исходная смесь содержала, либо два первичных одноатомных спирта (n1, m1), либо два вторичных спирта следует исключить по следующей причине. Если в исходной смеси находились два первичных одноатомных спирта с n1 и m1, то количество образовавшихся альдегидов n(C_nH_2nO)+n(C_mH_2mO)= n₁+n₂=0,225моль. В соответствии с реакцией (5) такое количество альдегидов выделит 20,225моь=0,45моль серебра, что противоречит условию задачи. Если бы исходная смесь содержала два вторичных спирта, то осадок вовсе бы не выделился. По условию задачи n(Ag)/n(спирта)=0,6/0,225=2,67, поэтому исходная смесь содержит метанол и, либо первичный спирт с m1, либо вторичный спирт. Рассмотрим оба эти варианта.

Обозначим n(CH₃OH)=Xмоль; n(C_mH_2m+1OH)=(0,225-X)моль.

1. Исходная смесь содержит CH₃OH и первичный спирт с m1. При окислении этой смеси на CuO образуется Х моль метаналя и (0,225-Х)моль альдегида C_mH_2mO. Из реакции (6) видно, что при окислении Х моль метаналя выделится 4Х моль серебра, а окисление альдегида C_mH_2mO по реакции (5) приведет к образованию 2(0,225-Х) моль серебра. Всего выделится [4Х+2(0,225-Х)] или 0,6моль серебра. Отсюда Х=0,075моль. Следовательно, n(CH₃OH)=0,075моль; m(CH₃OH)=0,075моль32г/моль=2,4г. По разности найдем массу второго спирта: m(C_mH_2m+1OH)=11,4-2,4=9г, а затем – его молярную массу: n(C_mH_2m+1OH)=0,225-0,075=0,15моль.

М(C_mH_2m+1OH)=9г/0,15моль=60г/моль. С другой стороны: М(C_mH_2m+1OH)=12m+2m+1+16+1=14m+18=60. Отсюда: m=3. Второй спирт: СН₃-СН₂-СН₂ОН (н-пропанол-1). Таким образом, исходная смесь может содержать 0,075моль метанола и 0,15моль н-пропанола-1.

2. Аналогично рассмотрим второй вариант. В исходной смеси содержится метанол и вторичный одноатомный спирт. Окисление исходной смеси на CuO приводит к образованию Х моль метаналя и (0,225-Х)моль кетона C_mH_2mO. С аммиачным раствором реагирует только метаналь и образуется 4Х моль серебра. 4Х=0,6; Х=0,15моль. n(CH₃OH)=0,15моль; m(CH₃OH)=0,15моль32г/моль=4,8г. m(C_mH_2m+1OH)=11,4-4,8=6,6г.

n(C_mH_2m+1OH)=0,225-0,15=0,075моль. М(C_mH_2m+1OH)=6,6г/0,075моль=88г/моль. 14m+18=88; m=5.

Таким образом, исходная смесь может содержать 0,15моль метанола и 0,075моль любого из вторичных пентиловых спиртов:

пентанол-2 пентанол-3 3-метилбутанол-2.