18. Спирти (§ 21)

• Назад до змісту

18.1 Опишіть вплив водневих зв’язків на фізичні властивості спиртів порівняно з вуглеводнями.

Завдяки наявності міжмолекулярних водневих зв’язків між гідроксильними групами ($-\text{OH}$) молекул спиртів:

1. Спирти мають значно вищі температури кипіння та плавлення порівняно з відповідними вуглеводнями з подібною молекулярною масою (за звичайних умов нижчі спирти є рідинами, тоді як відповідні вуглеводні — газами).
2. Нижчі спирти добре розчиняються у воді (метанол, етанол та пропанол змішуються з водою в будь-яких пропорціях) за рахунок утворення водневих зв’язків із молекулами води, тоді як вуглеводні у воді практично нерозчинні.

18.2 Запишіть рівняння реакцій горіння спиртів.

а) метанолу:
$2\text{CH}_3\text{OH} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O}$

б) етанолу:
$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$

18.3 Для приготування фармацевтичних настоянок використовують розчин спирту у воді з масовою часткою спирту 70 %. Обчисліть масу води та масу спирту в такому розчині об’ємом 1 л, якщо його густина 0,874 г/мл.

Відомо:
$V(\text{р-ну}) = 1\text{ л} = 1000\text{ мл}$
$w(\text{спирту}) = 70\% = 0{,}7$
$\rho(\text{р-ну}) = 0{,}874\text{ г/мл}$

Обчислити:
$m(\text{спирту}) - ?$
$m(\text{води}) - ?$

Розв’язання:

1. Обчислимо масу розчину спирту:
   $m(\text{р-ну}) = V(\text{р-ну}) \cdot \rho(\text{р-ну}) = 1000\text{ мл} \cdot 0{,}874\text{ г/мл} = 874\text{ г}$

2. Обчислимо масу спирту в розчині:
   $m(\text{спирту}) = m(\text{р-ну}) \cdot w(\text{спирту}) = 874\text{ г} \cdot 0{,}7 = 611{,}8\text{ г}$

3. Обчислимо масу води в розчині:
   $m(\text{води}) = m(\text{р-ну}) - m(\text{спирту}) = 874\text{ г} - 611{,}8\text{ г} = 262{,}2\text{ г}$

Відповідь:
Маса спирту дорівнює $611{,}8\text{ г}$, маса води дорівнює $262{,}2\text{ г}$.

18.4 Порівняйте об’єм вуглекислого газу (н. у.), що виділиться під час згоряння метану й етанолу масою по 1 г.

Відомо:
$m(\text{CH}_4) = 1\text{ г}$
$m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 1\text{ г}$
$V_m = 22{,}4\text{ л/моль}$

Обчислити:
Порівняти $V_1(\text{CO}_2)$ і $V_2(\text{CO}_2)$

Розв’язання:
Молярні маси речовин:
$M(\text{CH}_4) = 16\text{ г/моль}$
$M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 46\text{ г/моль}$

1. Згоряння метану:
   $\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
   $n(\text{CH}_4) = \dfrac{m(\text{CH}_4)}{M(\text{CH}_4)} = \dfrac{1\text{ г}}{16\text{ г/моль}} = 0{,}0625\text{ моль}$
   $n_1(\text{CO}_2) = n(\text{CH}_4) = 0{,}0625\text{ моль}$
   $V_1(\text{CO}_2) = n_1(\text{CO}_2) \cdot V_m = 0{,}0625\text{ моль} \cdot 22{,}4\text{ л/моль} = 1{,}4\text{ л}$

2. Згоряння етанолу:
   $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$
   $n(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = \dfrac{m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})}{M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})} = \dfrac{1\text{ г}}{46\text{ г/моль}} \approx 0{,}02174\text{ моль}$
   $n_2(\text{CO}_2) = 2 \cdot n(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot 0{,}02174\text{ моль} = 0{,}04348\text{ моль}$
   $V_2(\text{CO}_2) = n_2(\text{CO}_2) \cdot V_m = 0{,}04348\text{ моль} \cdot 22{,}4\text{ л/моль} \approx 0{,}974\text{ л}$

3. Порівняння об’ємів:
   Під час згоряння 1 г метану виділиться $1{,}4\text{ л}$ $\text{CO}_2$, а під час згоряння 1 г етанолу — $0{,}974\text{ л}$ $\text{CO}_2$. Тобто під час згоряння метану виділяється більше вуглекислого газу.

Відповідь:
Об’єм $\text{CO}_2$, що виділиться під час згоряння $1\text{ г}$ метану ($1{,}4\text{ л}$), більший за об’єм $\text{CO}_2$, що виділиться під час згоряння $1\text{ г}$ етанолу ($0{,}974\text{ л}$).

18.5 Метанол у промисловості одержують реакцією сполучення карбон(II) оксиду з воднем. Запишіть рівняння цієї реакції. Обчисліть, об’єм водню (н. у.), необхідний для взаємодії з чадним газом об’ємом 500 л. Яку масу метанолу можна одержати?

Відомо:
$V(\text{CO}) = 500\text{ л}$
$V_m = 22{,}4\text{ л/моль}$
$M(\text{CH}_3\text{OH}) = 32\text{ г/моль}$

Обчислити:
$V(\text{H}_2) - ?$
$m(\text{CH}_3\text{OH}) - ?$

Розв’язання:

1. Рівняння реакції:
   $\text{CO} + 2\text{H}_2 \xrightarrow{p, t^\circ, \text{кат.}} \text{CH}_3\text{OH}$

2. Обчислимо необхідний об’єм водню за законними об’ємних відношень газів:
   $V(\text{H}_2) = 2 \cdot V(\text{CO}) = 2 \cdot 500\text{ л} = 1000\text{ л}$

3. Обчислимо кількість речовини $\text{CO}$:
   $n(\text{CO}) = \dfrac{V(\text{CO})}{V_m} = \dfrac{500\text{ л}}{22{,}4\text{ л/моль}} \approx 22{,}32\text{ моль}$

4. За рівнянням реакції $n(\text{CH}_3\text{OH}) = n(\text{CO}) = 22{,}32\text{ моль}$.

5. Обчислимо масу одержаного метанолу:
   $m(\text{CH}_3\text{OH}) = n(\text{CH}_3\text{OH}) \cdot M(\text{CH}_3\text{OH}) = 22{,}32\text{ моль} \cdot 32\text{ г/моль} \approx 714{,}24\text{ г}$

Відповідь:
Необхідний об’єм водню становить $1000\text{ л}$, маса одержаного метанолу — $714{,}24\text{ г}$.

18.6 Проаналізуйте приклади застосування етанолу. Зробіть підписи до малюнків.

Підпишіть види діяльності на уроці й оцініть за ними свою роботу.

• Стовпчаста діаграма: Аналіз даних та розв’язування хімічних задач. Оцінка: високий рівень.
• Шестерні: Логічне мислення та засвоєння теоретичного матеріалу. Оцінка: високий рівень.
• Блокнот із позначками: Самоперевірка та підбиття підсумків виконаної роботи. Оцінка: високий рівень.