ΑΣΚΗΣΗ ΧΗΜΕΙΑΣ

ΧΗΜΕΙΑ 24-9-2016

ΑΣΚΗΣΗ

Ισομοριακό μείγμα που αποτελείται από αιθανόλη ( CH₃CH₂OH) και την κεκορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη C_νΗ_2ν+1ΟΗ, έχει μάζα 31,8 gr.

Το μείγμα χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος αντιδρά με περίσσεια Νa οπότε ελευθερώνεται 2,24lt αερίου (↑) μετρημένο σε S.T.P.

Το δεύτερο μέρος του μείγματος αντιδρά με περίσσεια υδατικού Δ/τος Ι₂ / ΝaOH οπότε σχηματίζονται 78,8 gr (κίτρινου ιζήματος)(↓).

Το τρίτο μέρος οξειδώνεται πλήρως με Δ/μα ΚΜnO₄ 0,3M παρουσία Η₂SO₄.

Να προσδιοριστούν:

A.  Η σύσταση του αρχικού μείγματος.

B.  Ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης C_νΗ_2ν+1ΟΗ.

C.  Ο όγκος (V) του Δ/τος ΚΜnO₄ που αποχρωματίζεται.

Λύση

Ισομοριακό μείγμα σημαίνει και ισογραμμομοριακό μείγμα. Έστω ότι έχουμε χ mol  CH₃CH₂OH και χ mol κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης C_νΗ_2ν+1ΟΗ αρχικά. Το μείγμα χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη το Α, το Β και το Γ.

Μας δίνεται ότι το μείγμα έχει μάζα 31,8 gr, δηλαδή το άθροισμα των μαζών των 2 αλκοολών είναι 31,8 gr δηλαδή :

χ(12+3+12+2+16+1)   +  χ(12ν +2ν +16 +2) = 31,8   ή

64χ + 14νχ = 31,8 (1)

Το Α μέρος του μείγματος αντιδρά με περίσσεια Νa οπότε σχηματίζονται τα αντίστοιχα άλατα του νατρίου και εκλύεται αέριο υδρογόνο (↑) :

CH₃CH₂OH   + περ. Νa → CH₃CH₂ONa     +  ½  H₂  (↑)

    Χ / 3 mol                                                        x / 6 mol

C_νΗ_2Ν+1ΟΗ      +   περ. Νa → C_νΗ_2Ν+1ΟNa     +     ½ H₂  (↑)

     X / 3 mol                                                          x / 6 mol

Άρα τα 2(χ / 6)  mol H₂  θα ισούται με V / V_m   (V_m = 22,4 lt ) και V είναι ο όγκος του αερίου υδρογόνου. Δηλαδή:

2(χ / 6 ) = 2,24 / 22,4 mol =>   χ = 0,3 mol   (2)

Από τις (1) και (2) έχουμε ότι:

64(0,3)  +  14(0,3)ν = 31,8 =>   4,2ν = 12,6 =>   ν ≈ 3   (3)

Έτσι προκύπτουν οι μάζες των αλκοολών m C₃H₇OH = 12,6 gr και

m CH₃CH₂OH = 19,2 gr.

Άρα για ν = 3 ο  έχουμε τον μοριακό τύπο της ζητούμενης αλκοόλης ότι είναι    C₃H₇OH με συντακτικά ισομερή τα εξής:

CH₃CH(OH)CH₃  και CH₃CH₂CH₂OH    

2-προπανόλη     και  1 – προπανόλη

Η αλκοόλη που προκύπτει αντιδρά με διάλυμα Ι₂ / ΝaOH και αν σχηματιστεί κίτρινο ίζημα η αλκοόλη είναι δευτεροταγής δηλαδή είναι ή 2-προπανόλη. Εξ’ άλλου η αιθανόλη είναι η μόνη πρωτοταγής αλκοόλη που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση και δίνει κίτρινο ίζημα ιωδοφόρμιο (CHI₃) (↓)

Έστω ότι έχουμε την αιθανόλη και την 2-προπανόλη. Αν προκύψει ότι τα mol του CHI₃ είναι τόσα ώστε να προκύπτει ταυτότητα σημαίνει ότι όντως έχουμε την 2-προπανόλη.

CH₃CH(OH)CH₃+4Ι₂+6ΝaOH→CHI₃↓+CH₃COONa+5NaI  +5H₂O                       

    X / 3 mol                                 x/3 mol

CH₃CH₂OH +4I₂ + 6NaOH → CHI₃↓ +HCOONa +5NaI   +5 H₂O

    X / 3 mol                               x / 3 mol

Θα πρέπει να ισχύει 2(χ / 3) = 78,8 / (12+1+3.126,9) mol =>

Χ = 0,3  ή 0,3 = 0,3 ταυτότητα => εχουμε την 2-προπανόλη.

Στο τρίτο μείγμα το Γ ΥΠΆΡΧΟΥΝ ισομοριακές ποσότητες αιθανόλης και 2-προπανόλης και μας δίνεται ότι αυτό οξειδώνεται πλήρως με δ/μα ΚΜnO₄ που αποχρωματίζεται πλήρως.

Λαμβάνουν χώρα οι δύο κάτωθι αντιδράσεις από όπου υπολογίζουμε τoν όγκο   V του Δ/τος  κΚΜnO₄ 0,3 M.

5CH₃CH₂OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄→5CH₃COOH + 4MnSO₄ +2K₂SO₄    +   11H₂0                                        

X/3 mol           4x/15 mol                                            

5CH₃CH(OH)CH₃ +2KMnO₄ +6H₂SO₄→5CH₃C=OCH₃ +2MnSO₄

                                                                        +K₂SO₄ +8H₂O

X / 3 mol               2x/15 mol

Άρα V .c = 6χ / 15 => V = 6.0,3/(15.0,3) lt => V = 0,4 lt

Άρα ο όγκος του Δ/τος ΚΜnΟ₄ είναι 0,4 λίτρα.