Привет, любители химии! Как научиться решать расчётные задачи по химии? С чего начать? Какой логикой следует руководствоваться, когда необходимо определить состав и структурную формулу органического соединения? В этой статье мы попытаемся ответить на эти вопросы и освоим пару полезных приёмов для решения подобных задач.
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. Приятного чтения!
Ознакомимся с условиями задачи:
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? (Очень полезно по ходу решения задачи задавать себе наводящие вопросы). Попробуйте ответить на этот вопрос самостоятельно (ответ будет далее), 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 осилили эту задачу и стали чуточку лучше)
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!