Kann mir jemand bei diesem Rätsel helfen?

Question

Kann mir jemand dieses Rätsel lösen?

indiachinacook · Accepted Answer

Stoff 1 ist in Wasser und Heptan löslich und 0,2 mol davon wiegen 12g

Also ist die molare Masse davon M=m/n=60 g/mol, da denke ich zuerst C₂H₄O₂ und damit an Essigsäure CH₃–CO–OH, die sich tatsächlich sowohl mit Wasser und Hep­tan unbegrenzt mischt. Allerdings hat sie 2 O-Atome, also erfüllt sie nicht die Bedin­gung (f), weil, wie wir noch sehen werden, die anderen Stoffe je ein O-Atom haben. Dem­nach muß die Summenformel C₃H₈O sein, das hat die gleiche molare Masse. Als erstes denke ich an die Propanole; nur Propan-1-ol CH₃CH₂CH₂OH hat das O-Atom am ersten C-Atom hängen, also sieht das nach einer Lösung aus; als einzige Alternative zur gleichen Summenformel hätten wir Methyl­ethylether CH₃–O–C₂H₅, aber der ist gas­förmig und nicht mit Wasser mischbar.

Stoff 2 ist in Wasser und Heptan löslich ;und wird technisch aus 1mol Ethen und 1mol Wasserdampf hergestellt.

C₂H₄ + H₂O ⟶ C₂H₆O
Die Summenformel ist per Reaktionsgleichung festgelegt. Dein erster Verdacht sollte Ethanol CH₃CH₂OH sein, das auch das richtige Lösungsverhalten zeigt. Die einzige an­dere Substanz mit derselben Summenformel wäre Dimethylether CH₃OCH₃, und das ist abwegig, weil das Zeug gasförmig ist und sich auch nicht durch Wasseraddi­tion an Ethen herstellen läßt.

Stoff 3 ist in Heptan löslich aber in Wasser kaum ; hat 2 Kohlenstoffatome und 4 Wasserstoffatome mehr als Stoff 2

Wir haben also die Summenformel C₄H₁₀O. Da gibt es mehrere Möglichkeiten, näm­lich vier Alkohole und drei Ether. Die Alkohole sind mäßig bis gut wasserlöslich, we­gen der OH-Gruppe (Butan-1-ol z.B. 75 g/l), also kommen eher die Ether in Betracht. Im Prinzip könnte es jeder davon sein, aber Methyl­propyl­ether CH₃–O–CH₂CH₂CH₃ und Methyl­isopropyl­ether CH₃–O–CH(CH₃)₂ sind wesentlich unüblicher als Di­ethyl­ether CH₃CH₂–O–CH₂CH₃, also würde ich mein Geld auf den letzteren setzen.

Stoff 4 ist in Wasser löslich aber in Heptan kaum und wird technisch aus 1mol Kohlenstoffmonoxid und 2 mol Wasserstoff [hergestellt].

CO + 2 H₂ ⟶ CH₄O
Die Summenformel läßt keinen anderen Schluß als Methanol CH₃OH zu, der auch das richtige Lösungsverhalten zeigt.
Eine Tabelle über die Mischbarkeit von Lösungsmitteln ist bei solchen Aufgaben im­mer sehr hilfreich; manches läßt sich leicht aus allgemeinen Prinzipien ableiten, an­de­res überrascht (z.B. die Mischbarkeit von Essigsäure mit Heptan. Die Tabelle be­haup­tet übrigens, daß sich Essigsäure zwar mit Heptan mische, aber nicht mit Hexan; das kommt mir superunplausibel vor, und Wikipedia sagt es auch anders (It is miscible with polar and non-polar solvents such as water, chloroform, and hexane).
P.S.: Echt? Silbentrennung Sauerstof⋅fatome? Wer schreibt den sowas?

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