Задание №33 — Типы расчётных задач
При сгорании органического вещества, не содержащего кислорода, получили 26,4 г углекислого газа, 5,4 г воды и 13,44 л (н.у.) хлороводорода.
Известно, что это вещество может быть получено взаимодействием соответствующего углеводорода с избытком хлороводорода.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу органического вещества;
2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции получения данного вещества взаимодействием соответствующего углеводорода с избытком хлороводорода (используйте структурную формулу органического вещества).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Вычисления и молекулярная формула.
Находим количества вещества продуктов сгорания:
n(CO2) = 26,4 г / 44 г/моль = 0,6 моль;
n(H2O) = 5,4 г / 18 г/моль = 0,3 моль;
n(HCl) = 13,44 л / 22,4 л/моль = 0,6 моль.
Отсюда количества вещества атомов в сгоревшем образце:
n(C) = n(CO2) = 0,6 моль;
n(Cl) = n(HCl) = 0,6 моль;
n(H) = 2·n(H2O) + n(HCl) = 2·0,3 моль + 0,6 моль = 1,2 моль.
Соотношение: n(C) : n(H) : n(Cl) = 0,6 : 1,2 : 0,6 = 1 : 2 : 1, простейшая формула CH2Cl.
Общая формула (CH2Cl)n = CnH2nCln. Число одновалентных атомов не может превышать 2n + 2, то есть 2n + n ≤ 2n + 2, откуда n ≤ 2. При n = 1 формула CH2Cl невозможна (нечётное число одновалентных атомов), значит n = 2.
Молекулярная формула — C2H4Cl2, M = 99 г/моль.
Проверка: масса вещества m = 0,6·12 г + 1,2·1 г + 0,6·35,5 г = 29,7 г, что отвечает 29,7 г / 99 г/моль = 0,3 моль C2H4Cl2, и n(C) = 2·0,3 = 0,6 моль — сходится.
2) Структурная формула.
Вещество получают из соответствующего углеводорода и избытка хлороводорода. Присоединение двух молекул HCl к ацетилену идёт по правилу Марковникова, оба атома хлора оказываются у одного атома углерода:
CH3–CHCl2 (1,1-дихлорэтан).
3) Уравнение реакции получения.
CH≡CH + 2HCl → CH3–CHCl2
Проверка: слева C 2, H 2 + 2 = 4, Cl 2; справа C 2, H 4, Cl 2.
Ответ: молекулярная формула — C2H4Cl2; структурная формула — CH3–CHCl2; уравнение реакции: CH≡CH + 2HCl → CH3–CHCl2.
Источник: ФИПИ