Естественные науки

Помогите, пожалуйста, с задачей по химии, запуталась в ней ужасно.

Cмесь трех изомерных бутиловых спиртов массой 15.10 г подвергнули окислению раство-ром перманганата калия в сернокислой среде. Реакция прошла количественно без разру-шения углеродного скелета. Органическую часть массой 15.10 г, содержащую продукты окисления, собрали, обработали избытком концентрированной водной HBr, при этом выде-лилось 9.44 г вещества, содержащего 58.39% брома, представляющего бесцветную тяжелую жидкость, не смешивающуюся с водой.. . и так далее
В решении сказано: " В состав смеси входит третичный спирт, так как только он не окисляется перманганатом калия, но реа-гирует с HBr с образованием бромалкана:
То есть, только третичный спирт с кислотой реагирует, а остальные нет?
и вот меня фраза смущает :" Органическую часть массой 15.10 г, содержащую продукты окисления,.. " то есть то, что получится в результате окисления 2х других спиртов? а третичный спирт сюда входит? И почему эта масса = масса спиртов ?
Было бы легче отвечать, если бы ты выложила полный текст задачи. Дававй разбираться по порядку. Всего существует 4 различных бутиловых спирта. Окисление их происходит следующим образом:
Бутанол-1 окисляется до бутаналя (масляного альдегида):
СН3-СН2-СН2-СН2-ОН + [O] -----> СН3-СН2-СН2-СН(=О) + H2O.
2-Метилпропанол-1 (изобутиловый спирт) окисляется до 2-метилпропаналя (изомасляного альдегида):
СН3-СН(СН3)-СН2-ОН + [O] -----> СН3-СН(СН3)-СН(=О) + H2O.
Образовавшиеся альдегиды окисляются еще легче, чем спирты. Они окисляются соответственно до бутановой (масляной) кислоты и 2-метилпропановой (изомасляной) кислот:
СН3-СН2-СН2-СН(=О) + [O] -----> СН3-СН2-СН2-С(=О)-ОН.
СН3-СН(СН3)-СН(=О) + [O] -----> СН3-СН(СН3)-С(=О)-ОН.
Бутанол-2 (вторичный бутиловый спирт) окисляется до бутанона (метилэтилкетона):
СН3-СН2-СН(ОН)-СН3 + [O] -----> СН3-СН2-С(=О)-СН3.
2-Метилпропанол-2 (третбутиловый спирт) окисляется только в жестких условиях с разрушением углеродного скелета, т.е образуютя продукты окисления с числом атомов углерода в молекуле меньше 4.
Бутанон в жестких условиях тоже может окисляться с разрушением углеродного скелета.
В условии задачи сказано, "Реакция прошла количественно без разрушения углеродного скелета". "Количественно" - означает, что спиртов, которые могут окислиться в данных условиях, не осталось. "Без разрушения углеродного скелета" означает, что 2-метилпропанол-2 не окислился. Если в смеси был бутанол-2 то образовавшийся из него бутанон в этих условиях также не окислился. А вот до чего, до альдегидов или кислот окислились два других спирта, из условия не ясно.
Фраза "Органическую часть массой 15.10 г, содержащую продукты окисления" означает, что имеется в виду смесь 2-метилпропанола-2, и продуктов окисления тех спиртов, которые окислились, т.е либо двух кислот, либо бутанона и одной из кислот.
Возникает вопрос по поводу массы "продуктов окисления", равной 15,10 г. Дело в том, что 2-метилпропанол-2 и бутанон неограниченно растворимы в воде. Кислоты тоже, хоть и ограниченно, но все же растворимы в воде. Нерастворившаяся в воде часть кислот образует так называемый "органический" слой. Тогда 2-метилпропанол-2 и бутанон должны распределиться между водным и органическим слоем, т.е часть их переходит в органический слой, часть остается в водном. Поэтому полностью отделить органические вещества от воды невозможно. Поэтому фраза "Органическую часть массой 15.10 г" остается весьма неопределенной. Пусть даже имеется в виду, что "каким-то чудесным образом" сумели выделить ПОЛНОСТЬЮ ВСЕ органические вещества. Может ли их масса равняться массе исходной смеси спиртов.
Масса 2-метилпропанола-2 не изменилась, масса бутанона меньше массы бутанола-2 (молярная масса меньше на 2 а.е.). Масса альдегидов (если считать, что они не окислились) тоже меньше массы окислившихся спиртов (молярные массы меньше соответствующих спиртов тоже на 2). Значит ЕСЛИ АЛЬДЕГИДЫ НЕ ОКИСЛИЛИСЬ, то суммарная масса органических веществ должна быть меньше исходной, и совпадение масс исходной смеси и "продуктов окисления" - просто опечатка.
Другой вариант: АЛЬДЕГИДЫ ТОЖЕ ОКИСЛИЛИСЬ до кислот. Тогда масса образовавшихся кислот больше массы спиртов, и совпадение масс может указывать на то, что не все "продукты окисления" удалось извлечь.
Ну и последний вариант, массы на самом деле равны, а окисление прошло до кислот, т.е альдегиды отсутствуют. Тогда это может быть только если образовался бутанон (масса меньше, чем у спирта) и одна из кислот (масса больше, чем у спирта). Это обстоятельство позволяет утверждать, что в исходной смеси спиртов содержался бутанол-2, и один из спиртов бутанол-1 или 2-метилпропанол-1, а также определить, сколько в исходной смеси содержалось бутанола-2, и сколько бутанола-1 (или 2-метилпропанола-1).
Ну, а по поводу того, с чем может реагировать HBr. С ним может прореагировать ЛЮБОЙ СПИРТ, но в условии сказано, что окисление прошло количественно, значит других спиртов, кроме 2-метилпропанола-2 не осталось
Макс Коновалов
Макс Коновалов
74 417
Лучший ответ
Елена Панасенко Спасибо большое за объяснение. Но можно я кое-что уточню еще,чтобы до конца понять? Уж очень задача сложная.
В решении есть такое действие :" Содержание брома подтверждает образование трет-бутилбромида: (Br) = 80/137 = 0.5839.
n(трет-C4H9Br) = 9.44/137 = 0.0689 моль, значит n(трет-C4H9OH) = 0.0689 моль, m(трет-C4H9OH) = 0.0689 * 74 = 5.1 г." Оно мне в принципе понятно. но почему масса = 5.1 грамм, а по условию =9, 44 г?

Почему не меняется масса спиртов и продуктов их окисления ? Закон сохранения массы ?

Поскольку в результате окисления масса не изменяется, в смеси должен быть один первичный (бутанол-1 или 2-метилпропанол-1) и один вторичный спирт.
Первичный окисляется до кислоты,

5 (СH3)2СHСH2OH + 4 KMnO4 + 6 H2SO4 = 5 (СH3)2СHСOOH + 4 MnSO4 + 2 K2SO4 + 11 H2O
Вторичный окисляется до кетона,
5 СH3СH2СH(OH)СH3 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = 5 СH3СH2С(O)СH3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O
Соотношение масс вторичного спирта и первичного 7:1. А как это получили?
Елена Панасенко и вот не убралось у меня там :" Поскольку в результате окисления масса не изменяется, в смеси должен быть один первичный (бутанол-1 или 2-метилпропанол-1) и один вторичный спирт. " Вот эту фразу я тоже не понимаю. Почему именно они должны быть?
Вам же уже отвечали ранее: без разрушения углеродного скелета первичные спирты при окислении дают альдегиды, вторичные - кетоны, третичные - не окисляются;
при бромировании был получен 2-метил2-бромпропан C4H9Br;
а фраза "Органическую часть массой 15.10 г... " мягко говоря некорректна, т. к. закон сохранения массы никто не отменял, т. е. д. б. написано так: "масса органических продуктов окисления с учетом воды составила 15.10 г... ".
Елена Казмирук Нет, лучше так: "масса продуктов окисления спиртов составила 15.10 г..."
Херня...