115889 (617681), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

12x + 4x + 16x = 32; 32 x = 32; x = 1

Ответ. Формула исходного органического вещества CH₄O.

Задача 2. Какой объем водорода (н.у.) получится при взаимодействии 2 моль металлического натрия с 96%-ным (по массе) раствором этанола в воде (V = 100 мл, плотность d = 0,8 г/мл).

Решение. В условии задачи даны количества обоих реагентов - это верный признак того, что какой-нибудь из них находится в избытке. Найдем массу этанола, введенного в реакцию:

m(раствора) = V х d = 100 мл х 0,8 г/мл = 80 г m(C₂H₅OH) = {m(раствора) х w%} : 100% = 80 г х 0,96 = 76,8 г

(1) 2C₂H₅OH + 2Na = 2C₂H₅ONa + H₂

на 2 моль этанола -- 2 моль натрия -- 1 моль водорода

Найдем заданное количество этанола в моль:

n(C₂H₅OH) = m(C₂H₅OH) / M(C₂H₅OH) = 76,84 г : 46 г/моль = 1,67 моль

Поскольку заданное количество натрия составляло 2 моль, натрий в нашей задаче присутствует в избытке. Поэтому объем выделенного водорода будет определяться количеством этанола:

n₁(H₂) = 1/2 n(C₂H₅OH) = 1/2 х 1,67 моль = 0,835 моль V₁(H₂) = n₁(H₂) х V_M = 0,835 моль х 22,4 л/моль = 18,7 л

Но это еще не окончательный ответ. Будьте внимательны! Вода, содержащаяся в растворе спирта, тоже реагирует с натрием с выделением водорода.

Найдем массу воды:

m(H₂O) = {m(раствора) х w%} : 100% = 80 г х 0,04 = 3,2 г n(H₂O) = m(H₂O)/M(H₂O) = 3,2 г : 18 г/моль = = 0,178 моль

(2) 2H₂O + 2Na = 2NaOH + H₂

на 2 моль воды -- 2 моль натрия -- 1 моль водорода

Количество натрия, оставшееся неизрасходованным после реакции с этанолом, составит: n(Na, остаток) = 2 моль - 1,67 моль = 0,33 моль Таким образом, и по сравнению с заданным количеством воды (0,178 моль) натрий все равно оказывается в избытке.

Найдем количество и объем водорода, выделившегося по реакции (2): n₂(H₂) = 1/2 n(H₂O) = 1/2 х 0,178 моль = 0,089 моль V₂(H₂) = n₂(H₂) х V_M = 0,089 моль х 22,4 л/моль = 1,99 л Общий объем водорода:

V(H₂) = V₁(H₂) + V₂(H₂) = 18,7 л+ 1,99 л = 20,69 л

Ответ: V(H₂) = 20,69 л

Задача 3. Вычислите массу уксусной кислоты, которую можно получить из 44,8 л (н.у.) ацетилена, если потери на каждой стадии получения составляют в среднем 20%.

Решение

C₂H₂ + H₂O =>(Hg²⁺,H₂SO₄)=> CH₃CHO =>([O])=> CH₃COOH

1моль ==> 1 моль ==> 1 моль

n(CH₃COOH)_теор = n(C₂H₂) = V(C₂H₂) / V_M = 44,8 л : 22,4 л/моль = 2 моль n(CH₃COOH)_практ = n(CH₃COOH)_теор х h₁ х h₂ = 2 моль х 0,8 х 0,8 = 1,28 моль Масса уксусной кислоты с учетом всех потерь составит: m(CH₃COOH) = n(CH₃COOH)_практ х M(CH₃COOH) = 1,28 моль х 60 г/моль = 76,8 г

Ответ. m(CH₃COOH) = 76,8 г

Задача 4. При окислении смеси бензола и толуола подкисленным раствором перманганата калия при нагревании получено 8,54 г одноосновной органической кислоты. При взаимодействии этой кислоты с избытком водного раствора гидрокарбоната натрия выделился газ, объем которого в 19 раз меньше объема такого же газа, полученного при полном сгорании исходной смеси углеводородов. Определите массы веществ в исходной смеси.

Решение

Перманганатом калия окисляется только толуол, при этом образуется бензойная кислота:

5С₆Н₅-СН₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 5С₆Н₅-СООН + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 14Н₂О

v(C₆H₅-COOH) = 8,54/122 = 0,07 моль = v(C₆H₅-CH₃).

При взаимодействии бензойной кислоты с гидрокарбонатом натрия выделяется СО₂:

С₆Н₅-СООН + NaHCO₃ → C₆H₅-COONa + СО₂↑ + Н₂О.

v(CO₂) = v(C₆H₅-COOH) = 0,07 моль.

При сгорании смеси углеводородов образуется 0,07*19 = 1,33 моль СО₂. Из этого количества при сгорании толуола по уравнению

С₆Н₅-СН₃ + 9О₂ → 7СО₂ + 4Н₂О

образуется 0,07*7 = 0,49 моль СО₂. Остальные 1,33-0,49 = 0,84 моль СО₂ образуются при сгорании бензола:

С₆Н₆ + 7,5О₂ → 6СО₂ + ЗН₂О.

v(C₆H₆) = 0,84/6 = 0,14 моль.

Массы веществ в смеси равны:

m(С₆Н₆) = 0,14-78 = 10,92 г, m(С₆Н₅-СН₃) = 0,07*92 = 6,48 г.

Ответ. 10,92 г бензола, 6,48 г толуола.

Задача 5. Эквимолярная смесь ацетилена и формальдегида полностью прореагировала с 69,6 г оксида серебра (аммиачный раствор). Определите состав смеси (в % по массе).

Решение

Оксид серебра реагирует с обоими веществами в смеси:

НС ≡ СН + Аg₂О → AgC ≡ CAg↓ + Н₂О,

СН₂О + 2Аg₂О → 4Аg↓ + СО₂ + Н₂О.

(Уравнения реакции записаны в упрощенном виде).

Пусть в смеси содержалось по х моль С₂Н₂ и СН₂О. Эта смесь прореагировала с 69,6 г оксида серебра, что составляет 69,6/232 = 0,3 моль. В первую реакцию вступило х моль Аg₂О, во вторую — 2х моль Аg₂О, всего — 0,3 моль, откуда следует, что х = 0,1.

m(C₂H₂) = 0,1 - 26 = 2,6 г; m(CH₂O) = 0,1-30 = 3,0 г;

общая масса смеси равна 2,6+3,0 = 5,6 г. Массовые доли компонентов в смеси равны:

(С₂Н₂) = 2,6/5,6 = 0,464, или 46,4%; (СН₂О) = 3,0/5,6 = 0,536, или 53,6%.

Ответ. 46,4% ацетилена, 53,4% формальдегида.

Задача 6. Через 10 г смеси бензола, фенола и анилина про пустили ток сухого хлороводорода, при этом выпало 2,59 г осадка. Его отфильтровали, а фильтрат обработали водным раствором гидроксида натрия. Верхний органический слой отделили, его масса уменьшилась на 4,7 г. Определите массы веществ в исходной смеси.

Решение

При пропускании через смесь сухого хлороводорода выпадает осадок хлорида фениламмония, который нерастворим в органических растворителях:

C₆H₅NH₂ + HCl → C₆H₅NH₃Cl ↓.

v ( C ₆ H ₅ NH ₃ Cl ) = 2,59/129,5 = 0,02 моль, следовательно v ( C ₆ H ₅ NH ₂ ) = 0,02 моль, m ( C ₆ H ₅ NH ₂ ) = 0,02^.93 = 1,86 г.

Уменьшение массы органического слоя на 4,7 г произошло за счет реакции фенола с гидроксидом натрия:

С₆Н₅ОН + NaOH → C₆H₅ONa + Н₂О.

Фенол перешел в водный раствор в виде фенолята натрия. m (С₆Н₅ОН) = 4,7 г. Масса бензола в смеси составляет 10 - 4,7 -1,86 = 3,44 г.

Ответ. 1,86 г анилина, 4,7 г фенола, 3,44 г бензола.

Задача 7. Этиленовый углеводород присоединяет 6,72 л (н.у.) хлороводорода. При гидролизе продукта реакции водным раствором гидроксида натрия при нагревании образуется 22,2 г предельного одноатомного спирта, содержащего три метильные группы. Определите строение исходного углеводорода и полученного спирта.

Решение

Запишем уравнения реакций:

С_nН_2n + НСl → С_nН_2n+1Сl,

C_nH_2n+1Cl + NaOH → C_nH_2n+1OH + NaCl.

v(HCl) = 6,72/22,4 = 0,3 моль.

Согласно уравнениям реакций,

v(C_nH_2n+1OH) = v(C_nH_2n+1Cl) = v(HCl) = 0.3 моль.

Молярная масса спирта равна:

M(C_nH_2n+1OH) = 22,2/0,3 = 74 г/моль, откуда n = 4.

Следовательно, молекулярная формула спирта — С₄Н₉ОН.

Из четырех спиртов состава С₄Н₉ОН только третичный спирт (2-метилпропанол-2, или трет-бутиловый спирт) содержит три метильные группы. В состав молекулы этого спирта входит разветвленный углеродный скелет, следовательно, исходный алкен состава С₄Н₈ тоже имел разветвленный скелет. Это 2-метилпропен. Уравнения реакций:

Ответ. 2-метилпропен; трет-бутанол.

Задача 8. Соединение неизвестного строения медленно реагирует с натрием, не окисляется раствором дихромата натрия, с концентрированной соляной кислотой реагирует быстро с образованием алкилхлорида, содержащего 33,3% хлора по массе. Определите строение этого соединения.

Решение

Характер реакций с Na, с Na₂Cr₂O₇ и с HCl свидетельствует о том, что неизвестное вещество — третичный спирт, при реакции с HCl образуется третичный алкилхлорид:

ROH + HCl → RCl + Н₂О.

Один моль RCl содержит один моль Cl массой 35,5 г, что составляет 33,3% от общей массы, следовательно молярная масса алкилхлорида равна: M(RCl) = 35,5/0,333 = 106,5 г/моль, а молярная масса углеводородного радикала равна: M(R) = 106,5-35,5 = 71 г/моль. Единственный радикал с такой молярной массой -С₅Н₁₁.

Третичные спирты имеют общую формулу:

Один атом углерода из пяти соединен с гидроксильной группой, а четыре атома входят в состав трех радикалов. Разбить четыре атома углерода на три радикала можно единственным способом: два радикала СН₃ и один радикал С₂Н₅. Искомый спирт 2-метилбутанол-2:

Ответ. 2-метилбутанол-2.

Задача 9. Расположите в порядке возрастания кислотности следующие вещества: фенол, сернистая кислота, метанол. Приведите уравнения химических реакций, подтверждающие правильность выбранной последовательности.

Решение

Правильный ряд выглядит так:

СН₃ОН < С₆Н₅ОН < H₂SO₃.

Фенол сильнее метанола, поскольку фенол реагирует с растворами щелочей, а метанол — нет:

С₆Н₅ОН + NaOH = C₆H₅ONa + H₂O , СН₃ОН + NaOH —I→

Далее воспользуемся правилом, согласно которому более сильная кислота вытесняет более слабую из ее солей.

C₆H₅ONa + SO₂ + H₂O = С₆Н₅ОН + NaHSO₃ .

Фенол вытесняется сернистой кислотой из фенолята натрия, следовательно, сернистая кислота сильнее фенола.

Задача 10. При действии избытка натрия на смесь этилового спирта и фенола выделилось 6,72 л водорода (н.у.). Для полной нейтрализации этой же смеси потребовалось 25 мл 40%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,4 г/мл). Определите массовые доли веществ в исходной смеси.

Решение. С натрием реагируют и этанол, и фенол:

2С₂Н₅ОН + 2Na → 2C₂H₅ONa + Н₂↑,

2С₆Н₅ОН + 2Na → 2C₆H₅ONa + Н₂↑,

а с гидроксидом калия -только фенол:

С₆Н₅ОН + KОН → С₆Н₅ОK + Н₂О.

v(KOH) = 25-1,4-0,4 / 56 = 0,25 моль = v(C₆H₅OH).

Из 0,25 моль фенола в реакции с натрием выделилось 0,25/2 = 0,125 моль Н₂, а всего выделилось 6,72/22,4 = 0,3 моль Н₂. Оставшиеся 0,3-0,125 = 0,175 моль Н₂ выделились из этанола, которого израсходовано 0,175-2 = 0,35 моль.

Массы веществ в исходной смеси:

m(С₆Н₅ОН) = 0,25-94 = 23,5 г, m(С₂Н₅ОН) = 0,35-46 = 16,1 г. Массовые доли: (С₆Н₅ОН) = 23,5 / (23,5+16,1) = 0,593, или 59,3%, (С₂Н₅ОН)= 16,1 /(23,5+16,1) = 0,407, или 40,7%.

Ответ. 59,3% фенола, 40,7% этанола.

Задача 11. Среди изомеров состава С₇Н₇ОK выберите такой, из которого в две стадии можно получить соединение состава С₇Н₆ОВr₂.

Решение. Изомеры состава С₇Н₇ОK могут быть производными метилфенолов (крезолов) или бензилового спирта — простейшего ароматического спирта:

Вещество состава С₇Н₆ОВr₂ - это дибромпроизводное от С₇Н₈О, которое можно получить по реакции с любой неорганической кислотой (фенол, его гомологи и ароматические спирты — очень слабые кислоты). Два атома водорода можно заместить на два атома брома в бензольном кольце под действием бромной воды, если с бензольным кольцом соединена группа ОН, и при этом одно из орто- и пара-положений по отношению г группе ОН занято группой СН₃ (если все эти положения будут свободны от заместителей, то образуется трибромпроизводное). Этому условию удовлетворяют 2-метилфенол (о-крезол) и 4-метилфенол (n-крезол). Таким образом, схема реакций выглядит следующим образом (на примере 2-метилфенолята калия):

Характеристики

Список файлов курсовой работы