13. Какого состава соль образуется и какова ее концентрация в растворе, полученном при растворении в 76,8 мл 28%-го раствора КОН (р = 1,3 г/мл) продуктов сгорания 9,7 г пропионового альдегида?

Реакция между продуктами сгорания пропионового альдегида (углекислый газ) и гидроксидом калия (КОН) образует карбонат калия (K₂CO₃) и/или гидрокарбонат калия (KHCO₃), в зависимости от соотношения реагентов.

Сначала определим количество вещества КОН в растворе:

$$V_{р-ра} = 76.8 \text{ мл}$$ $$\rho_{р-ра} = 1.3 \text{ г/мл}$$ $$w(KOH) = 28 \%$$ $$m_{р-ра} = V_{р-ра} \times \rho_{р-ра} = 76.8 \text{ мл} \times 1.3 \text{ г/мл} = 99.84 \text{ г}$$ $$m(KOH) = m_{р-ра} \times w(KOH) = 99.84 \text{ г} \times 0.28 = 27.9552 \text{ г}$$ $$M(KOH) = 56.11 \text{ г/моль}$$ $$n(KOH) = \frac{m(KOH)}{M(KOH)} = \frac{27.9552 \text{ г}}{56.11 \text{ г/моль}} ≈ 0.498 \text{ моль}$$

Теперь определим количество вещества CO₂:

Пропионовый альдегид - это пропаналь (C₂H₅CHO). При его сгорании образуется углекислый газ и вода:

$$C_2H_5CHO + 4O_2 \rightarrow 3CO_2 + 3H_2O$$

$$m(C_2H_5CHO) = 9.7 \text{ г}$$ $$M(C_2H_5CHO) = 72.11 \text{ г/моль}$$ $$n(C_2H_5CHO) = \frac{m(C_2H_5CHO)}{M(C_2H_5CHO)} = \frac{9.7 \text{ г}}{72.11 \text{ г/моль}} ≈ 0.135 \text{ моль}$$

По уравнению реакции сгорания, на 1 моль альдегида образуется 3 моль CO₂. Тогда:

$$n(CO_2) = 3 \times n(C_2H_5CHO) = 3 \times 0.135 \text{ моль} = 0.405 \text{ моль}$$

Теперь рассмотрим взаимодействие CO₂ с KOH. Возможны два варианта:

1. Образование карбоната калия:

   $$2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$$

2. Образование гидрокарбоната калия:

   $$KOH + CO_2 \rightarrow KHCO_3$$

Отношение количества вещества KOH к CO₂:

$$\frac{n(KOH)}{n(CO_2)} = \frac{0.498 \text{ моль}}{0.405 \text{ моль}} ≈ 1.23$$

Так как это отношение больше 1, но меньше 2, образуется смесь карбоната и гидрокарбоната калия.

Определим количество вещества каждого продукта:

Пусть $$x$$ - количество вещества K₂CO₃, тогда $$(0.405 - x)$$ - количество вещества KHCO₃.

Тогда уравнение для количества вещества KOH будет:

$$2x + (0.405 - x) = 0.498$$

$$x = 0.093 \text{ моль}$$ $$n(K_2CO_3) = 0.093 \text{ моль}$$ $$n(KHCO_3) = 0.405 - 0.093 = 0.312 \text{ моль}$$

Найдем массу каждого продукта:

$$M(K_2CO_3) = 138.21 \text{ г/моль}$$ $$m(K_2CO_3) = n(K_2CO_3) \times M(K_2CO_3) = 0.093 \text{ моль} \times 138.21 \text{ г/моль} = 12.85353 \text{ г}$$

$$M(KHCO_3) = 100.11 \text{ г/моль}$$ $$m(KHCO_3) = n(KHCO_3) \times M(KHCO_3) = 0.312 \text{ моль} \times 100.11 \text{ г/моль} = 31.23432 \text{ г}$$

Общая масса солей:

$$m_{солей} = m(K_2CO_3) + m(KHCO_3) = 12.85353 \text{ г} + 31.23432 \text{ г} = 44.08785 \text{ г}$$

Объем раствора после реакции можно принять равным объему исходного раствора КОН (пренебрегая изменением объема при растворении солей):

$$V_{р-ра} = 76.8 \text{ мл} = 0.0768 \text{ л}$$

Тогда концентрация каждого продукта:

$$C(K_2CO_3) = \frac{n(K_2CO_3)}{V_{р-ра}} = \frac{0.093 \text{ моль}}{0.0768 \text{ л}} ≈ 1.21 \text{ M}$$

$$C(KHCO_3) = \frac{n(KHCO_3)}{V_{р-ра}} = \frac{0.312 \text{ моль}}{0.0768 \text{ л}} ≈ 4.06 \text{ M}$$

Ответ: Образуются карбонат калия (K₂CO₃) с концентрацией приблизительно 1,21 М и гидрокарбонат калия (KHCO₃) с концентрацией приблизительно 4,06 М.