Смесь метанола и этаналя каталитически окислили кислородом, который вступил в реакцию полностью. Полученную смесь веществ обработали избытком раствора щелочи, после выпаривания получили 14,44 г сухого остатка с массовой долей гидроксида натрия 13,85%. Сухой остаток обработали 19,6%-м раствором серной кислоты до прекращення выделения газа, всего добавили 52,5 г. Оставшуюся смесь после удалення воды нагрели с избытком концентрированной серной кислоты, при этом образовалось 224 мл (н.у.) оксида углерода(II). Оставшаяся после поглощения щелочью смесь веществ имела плотность г/л (100 кПа; 126 °С); после ее охлаждения к ней добавили избыток натрия, при этом выделилось 448 мл (н. у.) газа. Оставшуюся после обработки натрием смесь веществ нагрели с избытком аммиачного раствора оксида серебра, при этом выделилось 10,8 г серебра. Вычислите массы веществ в исходной смесн.

Начнем с расчета количества гидроксида натрия в сухом остатке:

Массовая доля гидроксида натрия = 13,85%
Масса сухого остатка = 14,44 г
Масса гидроксида натрия = 0,1385 x 14,44 г = 2 г

Затем найдем количество серной кислоты, использованное для обработки сухого остатка:

Концентрация серной кислоты = 19,6%
Объем серной кислоты = 52,5 г / 1,84 г/мл = 28,53 мл
Масса серной кислоты = 28,53 мл x 1,84 г/мл = 52,5 г

После обработки сухого остатка серной кислотой было выделено 224 мл (н.у.) оксида углерода(II). Это означает, что в реакции образовалось 224 мл / 22,4 л/моль = 10 моль CO.

Затем найдем количество натрия, добавленного к оставшейся после поглощения щелочью смеси веществ:

Объем выделившегося газа = 448 мл (н.у.)
Количество натрия = количество выделившегося газа / 2 = 224 мл (н.у.)
Масса натрия = 224 мл x 0,0012 г/мл = 0,2688 г

Наконец, найдем количество оксида серебра, использованного для обработки оставшейся после натрия смеси веществ:

Масса серебра = 10,8 г
Молярная масса Ag2O = 2 x 107,87 г/моль + 16 г/моль = 231,74 г/моль
Количество Ag2O = масса серебра / молярная масса Ag2O = 10,8 г / 231,74 г/моль = 0,0466 моль

Теперь мы можем использовать полученные данные для определения массы метанола и этаналя в исходной смеси. Обозначим массы метанола и этаналя соответственно как М и Е.

1. Рассчитаем количество молей гидроксида натрия, образовавшегося в результате окисления метанола и этаналя:

2 М + E + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
2 М + E + 3/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O + 2 NaOH

В этой реакции каждый моль метанола и этаналя дают два моля CO2 и два моля гидроксида натрия. Таким образом, количество молей гидроксида натрия равно количеству молей CO2, образовавшихся в реакции окисления:

Количество молей CO2 = 10 моль
Количество молей гидроксида натрия = 10 моль

2. Рассчитаем массу гидроксида натрия, образовавшегося в результате окисления метанола и этаналя:

Молярная масса NaOH = 40 г/моль
Масса гидроксида натрия = количество молей гидроксида натрия x молярная масса NaOH = 10 моль x 40 г/моль = 400 г

3. Рассчитаем массу метанола и этаналя в исходной смеси, используя массу гидроксида натрия и массовые доли каждого компонента:

Массовая доля метанола = М / (М + Е)
Массовая доля этаналя = Е / (М + Е)

М + Е = 400 г - масса гидроксида натрия
М / (М + Е) = 0,1385 (из данных в условии)
Е / (М + Е) = 1 - 0,1385 = 0,8615

Решая эту систему уравнений, получаем:

М = 55,7 г
Е = 344,3 г

Таким образом, в исходной смеси содержалось 55,7 г метанола и 344,3 г этаналя.