Здравствуйте, уважаемые читатели!
В предыдущих статьях я затрагивала решение задач на вывод молекулярной и структурной формул предельных углеводородов по данным элементного анализа: (https://zen.yandex.ru/media/id/5d2de3c4bc228f00aec36bc0/ege-po-himii-zadachi-po-organike-chast-1-60059ba2a3a08c096f587185?from=editor),
и по продуктам сгорания:
Сегодня будут рассмотрены 3 задачи на определение формул вещества по данным других хим. реакций. Общим для всех этих задач является то, что их приходится решать с привлечением алгебраических приемов (линейные уравнения с одним или двумя неизвестными). Возможно, есть и арифметические приемы решения подобных задач, но мне ближе - алгебраические. Помимо этого, в задаче 2 - использованы "трубки, склянки", в задаче 3 - добавлено усложнение - выход реакции. Итак:
Задача 1.
При сплавлении со щелочью калиевой соли предельной одноосновной кислоты образовалось 17,4 г углеводорода А, а при электролизе водного раствора такого же количества этой соли образовалось 17, 1 г углеводорода В. Определите молекулярные и структурные формулы веществ А и В, если известно, что при монобромировании вещества В образуется только один моногалогеналкан.
Решение.
1. Составим уравнения реакций:
RCOOK+KOH=RH+K2CO3 (1)
2RCOOK+2H2O=R-R+2CO2+H2+2KOH (2)
2. Пусть М(R)=x г/моль, тогда М(R-R)=2 x г/моль, М(R-Н)= ( x+1) г/моль
n(RH)=n(RCOOK)=17,4/(х+1)
n(R-R)=0,5n(RCOOK)=17,1/2х
n(R-R)=0,5n(RH)
17,1/2х=0,5*17,4/(х+1), откуда х=57. R- C4H9
3. Молекулярные формулы углеводородов:
А- С4Н10
В- С8Н18.
4. Структурные формулы углеводородов А (изобутана) и В (2,2,3,3- тетраметилбутан:
5. Уравнение монобромирования вещества В:
Задача 2.
Газовую смесь, полученную при сжигании 1,68 л (н.у.) насыщенного углеводорода, последовательно пропустили через трубку с безводным сульфатом меди. Масса трубки при этом увеличилась на 5,4 г. Оставшийся газ полностью прореагировал с 67,8 мл 15 мас.% раствора едкого натра (плотность этого раствора равна 1,18 г/см3 ). В результате этой реакции получен гидрокарбонат натрия. Определите молекулярную и структурную формулу углеводорода, если известно, что при его гидрогалогенировании образуется оптически активное соединение.
Решение.
1. CхНу+ (х+0,25у) О2= хСО2+ 0,5уН2О (1)
CuSO4+5H2O=CuSO4*5H2O (2)
NaOH+CO2=NaHCO3 (3)
2. а) При пропускании через трубку с сульфатом меди масса трубки увеличилась за сет поглощенной воды. Найдем n(H) = y
n(CхНу)=1,68/22,4=0,075моль
m(H2O)=5,4 г, n(Н2О)= 5,4/18= 0,3моль
у=1*0,3/(0,075*0,5)=8
б) Весь СО2 перешел в гидрокарбонат . Найдем n(С) = х
n(NaOH)= 67,8*0,15*1,18/40= 0,3моль
n(NaOH)=n(CO2)= 0,3моль
x=1*0,3/0,075=4
в) молекулярная формула УВ - С4Н8. Это - метилциклопропан
3. Уравнение реакции гидрогалогенирования:
При его гидрогалогенировании образуется 2-бромбутан, имеющий 1 оптически активный атом С (отмечен звездочкой).
Задача 3.
Натриевую соль одноосновной карбоновой кислоты массой 54,67 г прокалили с избытком едкого натра. Реакция прошла с выходом 75%. Для сжигания полученного углеводорода потребовалось 22,4 дм3 (н.у.) О2. Определите формулу исходной соли, напишите уравнение реакции.
1. Выразим количество вещества полученного УВ:
CxHyCOONa+NaOH=CxHy+1+Na2CO3 (1)
n(CxHyCOONa)=54,67/(12х+12+у+32+23)=54,67/(12х+у+67)
n(CxHy+1)= 0,75n(CxHyCOONa)= 41/(12х+у+67)
2. Выразим количество вещества затраченного на сгорание УВ кислорода:
CxHy+1 + (x+0,25y+0,25)O2= xCO2+ (0,5y+0,5)H2O (2)
n(O2)= 22,4/22,4= 1 моль
n(O2)=(x+0,25y+0,25)*n(CxHy+1)=41(x+0,25y+0,25)/(12х+у+67)=1 (3)
3. Найдем х и у:
Упрощая выражение (3), получаем:
3,13х+у=6,13 (4)
Находим х и у методом подбора:
пусть х=1, тогда у=3,
тогда формула исходной соли :СН3COONa.
4. Уравнение реакции:
C H3COONa+NaOH=СН4+Na2CO3
Всего доброго!
