Химия
8 класс
Вопрос
Продукты электролиза водного раствора натриевой соли некоторой одноосновной карбоновой кислоты пропустили через промывные склянки с баритовой водой и раствором едкого натра. Газ, выделявшийся на аноде, вызывал помутнение известковой воды; газ, полученный на катоде, проходил через склянки, не меняя своего объема. После окончания электролиза объемы газов, собранных в цилиндрах, оказались одинаковыми. После сгорания газов на стенках сосудов появились капельки воды, а баритовая вода, добавленная к продуктам сгорания газов (после их очистки), помутнела только в случае газа, выделившегося на аноде.
а. Из каких элементов состоял газ, собранный после очистки газа, который образовался на аноде?
б. Какова формула кислоты, если плотность полученного газа в 1,037 раза больше плотности воздуха при тех же условиях, а масса углерода, вводящего в его состав, составляет 80 % от массы газа?
Ответ
В газе, выделяющемся на аноде, содержится двуокись углерода, которая поглощается растворами $Ba(OH)_2$ и $NaOH$. Кроме этого в нем содержится углеводород, при сгорании которого образуются вода и двуокись углерода, они и вызывают помутнение баритовой воды. На катоде выделяется водород.
Молекулярная масса углеводорода, полученного при анодном окислении анионов соли карбоновой кислоты, равна
$M = 29 \cdot 1,037 = 30,07 \approx 30$.
Известно, что содержание углерода в моле углеводорода составляет 80 %, т. е. $M_с = 30 \cdot 0,8 = 24$. Следовательно, в состав молекулы углеводорода входит 2 атома углерода и $30 - 24 = 6$ атомов водорода; его формула $C_2H_6$ - это этан.
Объемы газов, собранных после очистки щ катоде и аноде, одинаковы; на каждый моль атомов водорода окисляется 1 моль анионов кислоты $RCOO^{-}$:
катод: $2H_2O + 2e \rightarrow H_2 + 2OH^{-}$,
анод: $2RCOO^{-} - 2e \rightarrow R - R + 2CO_2$.
Анион кислоты содержит радикал $CH_3$ таким образом, для электролиза был взят ацетат натрия $CH_3COONa$, т. e. соль уксусной кислоты.