При окислении предельного одноатомного спирта подкисленным раствором перманганата калия получена кислота, масса которой на 20 % меньше массы спирта. Выход продукта составил 69 % от теоретического. Определите молекулярную формулу спирта и установите его структуру, если известно, что в молекуле спирта есть четвертичный атом углерода. Напишите уравнение взаимодействия спирта с подкисленным раствором перманганата
калия.
Как это решается?
C_nH_2n+2 + KMnO_4 + H_2SO_4 -> CH_3COOH + MnSO_4 + K_2SO_4 + H_2O
Где C_nH_2n+2 - молекулярная формула спирта, KMnO_4 - перманганат калия, H_2SO_4 - серная кислота, CH_3COOH - уксусная кислота, MnSO_4 - сульфат марганца, K_2SO_4 - сульфат калия, H_2O - вода.
Определение молекулярной формулы спирта и его структуры:
Масса полученной кислоты на 20% меньше массы спирта, это означает, что массовая часть кислоты составляет 80% массы спирта (100% - 20% = 80%).
Пусть масса спирта равна Х, тогда масса полученной кислоты будет 0.8Х.
Также известно, что выход продукта составляет 69% от теоретического, это значит, что масса полученной кислоты составляет 69% от массы теоретически возможной массы кислоты.
Поэтому можем записать уравнение: 0.8Х = 0.69 * (масса теоретической кислоты)
Разделим обе части уравнения на 0.69 и решим относительно массы теоретической кислоты:
0.8Х / 0.69 = масса теоретической кислоты
Теперь вычислим молярную массу кислоты (CH_3COOH), она равна 60 г/моль.
Для этого разделим массу теоретической кислоты на молярную массу:
масса теоретической кислоты / 60 = количество молей кислоты
Поскольку мы знаем количество молей, мы можем определить количество углеродных атомов в молекуле кислоты:
количество молей кислоты * 3 = количество углеродных атомов
поскольку формула CH_3COOH содержит 3 атома углерода
Из условия задачи известно, что в молекуле спирта есть четвертичный атом углерода. Примером спирта с четвертичным атомом углерода является изопропиловый спирт (C_3H_8O).
Теперь рассмотрим уравнение взаимодействия спирта с подкисленным раствором перманганата калия:
C_3H_8O + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 -> 3CH_3COOH + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 8H_2O
В данном уравнении коэффициенты перед веществами взяты таким образом, чтобы соблюдалась закономерность балансировки.
Таким образом, молекулярная формула спирта - C_3H_8O, структура - изопропиловый спирт, уравнение взаимодействия - C_3H_8O + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 -> 3CH_3COOH + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 8H_2O.