Уравнение реакции щелочного гидролиза этилформиата

Уравнение реакции щелочного гидролиза этилформиата

Из предложенного перечня выберите все вещества, которые могут образоваться в результате щелочного гидролиза этилформиата.

1) муравьиная кислота

2) формиат калия

5) диэтиловый эфир

Запишите в поле ответа номера выбранных соединений.

Запишем уравнение гидролиза:

Соответственно, могут образоваться в результате щелочного гидролиза этилформиата формиат калия (2) и этанол (4).

Урок 29. Сложные эфиры и другие
производные карбоновых кислот

В табл. 15 приведены соединения пяти различных классов – производные карбоновых кислот.

Производные карбоновых кислот

Ангидриды
кислот

Хлорангидриды
кислот

Амиды
кислот

Нитрилы
кислот

Химические свойства производных карбоновых кислот

1. Гидролиз производных карбоновых кислот дает карбоновые кислоты:

2. Ангидриды и хлорангидриды кислот реагируют со спиртами с образованием сложных эфиров:

Задача 1. Какое производное кислоты:
а) быстро образует белый осадок, нерастворимый в НNO₃, при добавлении спиртового раствора нитрата серебра;
б) реагирует с кипящим водным раствором NaOH, в результате реакции выделяется газ, окрашивающий бумажку красного лакмуса в синий цвет;
в) быстро реагирует с холодным раствором NaOH, высвобождая газ, который изменяет красную окраску лакмуса на синюю;
г) при гидролизе дает только карбоновую кислоту;
д) образует спирт при нагревании с кислотой или основанием?

Решение

а) Осадок со спиртовым растворов AgNO₃ дают хлорангидриды кислот:

б) Газ, изменяющий красную окраску влажной лакмусовой бумажки на синюю, – это аммиак. С кипящим водным раствором NaOH выделяют газ аммиак азотсодержащие производные карбоновых кислот трех классов: 1) аммонийные соли RCOONH₄; 2) амиды RC(O)NH₂; 3) нитрилы RCN.
Уравнения реакций:

в) С холодным раствором NaOH быстро реагируют аммонийные соли карбоновых кислот (см. уравнение реакции б₁).

г) Вещества, которые при гидролизе дают только карбоновые кислоты, – это ангидриды кислот:

д) Сложные эфиры RCOOR’ при нагревании с водной кислотой или основанием образуют спирты R’ОН:

Узнай вещества на кухне (по свойствам)

Задача 2. Смесь 2,5-диметилфенола и сложного эфира общей массой 4,7 г может вступить в реакцию с 50 г 6,4%-го раствора брома в тетрахлориде углерода или с 4 г 40%-го раствора гидроксида натрия. Установите формулу сложного эфира (существующего в виде двух изомеров), если известно, что он образован предельными одноосновной кислотой и одноатомным спиртом. Известно, что раздельное сжигание кислоты и спирта, получающихся при гидролизе этого эфира, дает одинаковые объемы углекислого газа.

Решение

Формула сложного эфира RСООR’ согласно условию задачи (при равном числе атомов углерода в составляющих эфир кислоте и спирте) имеет вид С_nH_2n+1COOC_n+1H_2n+3. Вероятно, это вещество – пропилпропионат СН₃СН₂СООС₃Н₇, существующее в виде двух изомеров:

Проверим наше предположение, используя количественные данные задачи.
Будем считать, что с бромом реагирует только 2,5-диметилфенол, а с раствором NaOH реагируют и фенол, и сложный эфир.
Введем обозначения: х моль – количество вещества 2,5-диметилфенола, у моль – количество вещества сложного эфира в исходной смеси – и запишем уравнения реакций:

Из уравнений реакций видно, что (2,5-диметилфенола) = 1/2(Вr₂), а количество расходуемого в реакции (3) гидроксида натрия (NaOH)₍₃₎ = (сложного эфира) = у моль.
Масса брома, содержащегося в 50 г 6,4%-го раствора, равна:

(Вr₂) = m/M = 3,2/160 = 0,02 моль,

(2,5-диметилфенола) = 1/2(Вr₂) = 0,01 моль.

Масса m(2,5-диметилфенола) = •М = 0,01•122 = 1,22 г.

Найдем массу сложного эфира в смеси:

m(сложного эфира) = 4,7 – 1,22 = 3,48 г.

Вычислим общий расход NaOH в реакциях (2) и (3) по массе и в молях:

(NaOH) = m/M = 1,6/40 = 0,04 моль.

В реакции (2) (NaOH) = (2,5-диметилфенола) = 0,01 моль.
В реакции (3) участвует 0,04 – 0,01 = 0,03 моль NaOH и столько же (0,03 моль) сложного эфира.
Найдем молярную массу сложного эфира:

М = m/ = 3,48/0,03 = 116 г/моль.

Наше предположение подтвердилось.
Ответ. Формула сложного эфира – СН₃СН₂СООС₃Н₇, М = 116 г/моль.

УПРАЖНЕНИЯ.

1. Составьте уравнения реакций, соответствующих цепочке химических превращений:

СН₃СН₂СN СН₃СН₂СООН СН₃СН₂С(О)Сl СН₃СН₂СООС₂Н₅.

Назовите все органические соединения.

2. Запишите уравнения реакций гидролиза: а) метилацетата; б) фенилацетата;
в) этилбензоата.

3. Составьте уравнения реакций и назовите органические продукты реакций н-бутирилхлорида СН₃СН₂СН₂С(О)Сl с: а) Н₂О; б) изопропиловым спиртом; в) п-нитрофенолом; г) спиртовым раствором AgNO₃; д) водным раствором NaHCO₃.

4. Для гидролиза 25 г смеси этиловых эфиров уксусной и муравьиной кислот прибавлено 65,57 мл 20%-го раствора гидроксида натрия (плотность 1,22 г/мл). Избыток щелочи после окончания реакции был нейтрализован 50 мл 1М серной кислоты. Определите процентное содержание эфиров в исходной смеси.

5. Смесь пропаналя со сложным эфиром общей массой 3,5 г может быть восстановлена водородом объемом 0,983 л (150 кПа, 82 °С) или реагировать с 2 мл раствора гидроксида натрия концентрацией 10 моль/л. Установите формулу сложного эфира, если известно, что он образован предельной одноосновной альдегидокислотой и предельным одноатомным спиртом.

6. В смесь 6 г метилформиата и 25 мл воды внесли 1,4 г металлического железа и полученную взвесь прокипятили до образования однородного раствора. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

Ответы на упражнения к теме 2

Урок 29

1. Уравнения реакций для цепочки превращений:

2. Реакции гидролиза:

3.

4. Найдем массу NaOH в 20%-м растворе:

m(NaOH) = ••V = 0,2•1,22•65,57 = 16,0 г.

Количество вещества исходного NaOH определим по формуле:

= m/M = 16/40 = 0,4 моль.

В 50 мл 1М раствора серной кислоты содержится 0,05 моль H₂SO₄. Это соответствует двукратному мольному количеству щелочи, расходуемой на нейтрализацию кислоты, т.е. (NaOH) = 0,1 моль:

Расход щелочи в молях на гидролиз смеси эфиров:

_г(NaOH) = 0,4 – 0,1 = 0,3 моль.

Составим уравнения реакций гидролиза. Причем эквимолярные количества веществ эфира уксусной кислоты (СН₃СООС₂Н₅) и щелочи ₁(NaOH) в реакции (1) обозначим х, а количества веществ эфира муравьиной кислоты (НСООС₂Н₅) и щелочи ₂(NaOH) в реакции (2) обозначим у:

Учитывая, что расход щелочи на гидролиз смеси эфиров составляет _г(NaOH) = ₁ + ₂ = 0,3 моль, а масса смеси эфиров равна 25 г, напишем систему уравнений:

Откуда х = 0,2 моль, у = 0,1 моль.

Это соответствует массам:

Процентное содержание эфиров в исходной смеси:

5. Воспользуемся формулой объединенного газового закона р₀V₀/T₀ = р₁V₁/T₁ и приведем объем водорода, расходуемого на восстановление альдегидных групп, к нормальным условиям (0 °С,
1 атм или 273 К и 101,325 кПа):

Запишем формулу заданного сложного эфира в общем виде: Н(О)С(СН₂)_nCOOR. Тогда уравнение реакции щелочного гидролиза этого эфира будет следующим:

где у – масса сложного эфира в исходной смеси, z – молярная масса этого эфира, а – масса щелочи NaOH.
По формуле

c_мол(NaOH) = (NaOH)/V(р-ра NaOH) = a/(M•V (р-ра NaOH))

найдем массу щелочи:

Количества веществ реагентов, расходуемых в реакции (1), – сложного эфира и щелочи – одинаковые:

(эфира) = (NaOH) = m/M = 0,8/40 = 0,02 моль.

Это соответствует массе эфира m(эфира) = у = •М = 0,02z.
Составим уравнения реакций гидрирования альдегидов смеси:

Зная, что общий расход водорода в реакциях (2) и (3) составляет 1,12 л (н.у.), т.е. V₂ + V₃ = 1,12 л, выразим эти объемы через данные уравнений (2), (3):

Откуда z = 88 г/моль.

Простейшая альдегидокислота (при n = 0) – глиоксиловая Н(O)ССООН. Эфир этой кислоты с молярной массой М = 88 г/моль – метилглиоксилат Н(O)ССООСН₃.

Ответ. Формула сложного эфира: .

6. В заданной системе протекают следующие реакции:

а) гидролиз метилформиата:

б) растворение железа в муравьиной кислоте:

В реакции (1) количества веществ исходного эфира и продуктов реакции – НСООН и
СН₃ОН – одинаковые:

(НСООН) = (СН₃ОН) = (НСООСН₃) = m/M = 6/60 = 0,1 моль.

Поэтому массы образующейся кислоты и спирта равны соответственно: m₁(НСООН) = х = 4,6 г и
m(СН₃ОН) = у = 3,2 г.
В реакции (2) растворяется все имеющееся в наличии железо с образованием формиата железа(II) и выделением водорода.
Количественные соотношения:

1/2(НСООН) = (Fe) = ((HCOO)₂Fe) = (H₂).

Найдем (Fe) = 1,4/56 = 0,025 моль. Соответственно расход муравьиной кислоты в реакции (2):

m₂(HCOOH) = •М = 0,05•46 = 2,3 г.

В растворе остается: m₁ – m₂ = 4,6 – 2,3 = 2,3 г НСООН.

Масса формиата железа(II): m((HCOO)₂Fe) = 0,025•146 = 3,65 г.

Масса выделившегося водорода: m(H₂) = 0,025•2 = 0,05 г.

Итак, в водном растворе находятся три вещества: кислота, спирт и соль железа(II). Масса образовавшегося раствора равна массе исходных веществ за вычетом массы водорода:

Массовые доли веществ в растворе по формуле

(в-ва) = m(в-ва)/m(р-ра)

(НСООН) = 2,3/32,35 = 0,071,

(СН₃ОН) = 3,2/32,35 = 0,099,

((HCOO)₂Fe) = 3,65/32,35 = 0,113.

Acetyl

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.