Приветствую вас, дорогие друзья и коллеги! Сегодня у Нас на разборе задача, которая когда-то предлагалась в качестве вступительного испытания на химическом факультете МГУ, но сейчас она больше похожа на 33 номер из ЕГЭ по химии. Сначала постарайтесь решить эту задачу самостоятельно, а уже потом приступайте к чтению разбора.
Давайте предположим, атомы каких 4 элементов могут входить в состав органической соли: с водородом и углеродом всё понятно, а какие ещё? Далее по условию становится понятно, что в состав соли входит азот, потому что выделяющийся газ - это либо аммиак, либо какой-то амин. Остаётся последний элемент, какой вывод можно сделать из условия, что наша соль даёт осадок при взаимодействии с нитратом серебра? Попробуйте ответить на этот вопрос самостоятельно, а мы пока что приступим к расчётной части задачи.
Мы будем исходить из предположения, что газ, выделяющийся в результате реакции с щелочью, является идеальным. Это означает, что для параметров, характеризующих его поведение, можно применить уравнение Менделеева-Клапейрона и рассчитать количество молей. Не забываем все величины переводить в систему СИ.
Это значение нам понадобится в дальнейшем, а сейчас давайте обсудим, что такое плотность окисления продуктов по воздуху. А это ничто иное, как отношение молярной массы нашей смеси к молярной массе воздуха, последняя, строго говоря, величина известная и равная 29 г/моль, эта информация обязательна к запоминанию. В нашем случае плотность получилась больше единицы, то есть газ или смесь газов тяжелее воздуха, как такое могло произойти? Всё дело в том, что в результате реакции нашей органической соли с щёлочью выделился именно амин, при окислении которого на CuO образовалось два газа: N2 и CO2.
Теперь нам нужно понять, что это за амин. Давайте попробуем решить эту задачу в общем виде. Запишем уравнение реакции окисления амина избытком оксида меди (II):
Для получения формулы амина будем использовать одну переменную n - число атомов углерода в молекуле. Мы с вами знаем общую формулу для аминов, а значит, знаем и соотношение между числом атомов С и Н в молекуле. Рассчитаем число молей молекул воды, образовавшейся в результате реакции окисления, и, используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, найдём число атомов углерода в молекуле амина. Получилось, что
n = 1, тогда формула амина CH3NH2, это метиламин. Супер, половина задачи позади, осталось определить органическую соль, написать все химические реакции и рассчитать массу выпавшего осадка. Приступим к определению соли:
Можно условно разделить соли на 2 типа: содержащих карбоксильную группу и все остальные. Тогда, записав уравнение реакции соли с щелочью, мы можем рассчитать молярную массу интересующей нас органической соли, в данном случае получается 112 г/моль (если не заморачиваться, и сделать разумное предположение, что соль у нас одноосновная). Тогда мы можем посчитать вклад аниона в молярную массу нашей соли, вычитая из общей молярной массы молярную массу катиона, в нашем случае M(CH3NH3). В итоге получилось 80 г/моль, что это за анион такой? Смотрим в таблицу Менделеева и выясняем, что это бромид-анион. В итоге получаем формулу соли: CH3NH3Br.
Запишем теперь итоговую формулу органической соли и все протекающие реакции, которые от нас требуются:
Осталось рассчитать массу осадка, которая образуется при реакции нашей соли с нитратом серебра. Это очень просто сделать, учитывая, что мы знаем количество молей нашей органической соли.
Зная стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, получаем, что в осадок выпало 4,7 грамма соли AgBr.
Ура! Мы сделали это, осилили, честно говоря, эту непростую, но весьма увлекательную задачу. Поздравляю!!!
Здесь вы можете прочитать про реакцию Гофмана, которая вам вряд ли попадётся на ЕГЭ
А здесь вы можете попробовать решить интересную и увлекательную цепочку по органической химии
Подписывайтесь на канал и до скорых встреч!