Задание №33 — Типы расчётных задач
При сгорании органического вещества А массой 2,87 г получили 3,136 л (н.у.) углекислого газа, 448 мл (н.у.) хлороводорода, 224 мл (н.у.) азота и 1,62 г воды.
Вещество А образуется при действии хлорметана на азотсодержащее вещество Б. На основании данных условия задачи:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу вещества А;
2) составьте структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б
и хлорметана (используйте структурные формулы органических веществ).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Вычисления и молекулярная формула.
n(CO2) = 3,136 л / 22,4 л/моль = 0,14 моль → n(C) = 0,14 моль, m(C) = 1,68 г;
n(HCl) = 0,448 л / 22,4 л/моль = 0,02 моль → n(Cl) = 0,02 моль, m(Cl) = 0,71 г;
n(N2) = 0,224 л / 22,4 л/моль = 0,01 моль → n(N) = 0,02 моль, m(N) = 0,28 г;
n(H2O) = 1,62 г / 18 г/моль = 0,09 моль.
Водород распределился между водой и хлороводородом:
n(H) = 2·0,09 моль + 0,02 моль = 0,2 моль, m(H) = 0,2 г.
Сумма масс: 1,68 г + 0,2 г + 0,71 г + 0,28 г = 2,87 г — равна массе образца, значит кислорода в веществе А нет.
Соотношение: n(C) : n(H) : n(N) : n(Cl) = 0,14 : 0,2 : 0,02 : 0,02 = 7 : 10 : 1 : 1.
Молекулярная формула — C7H10NCl, M(A) = 143,5 г/моль; n(A) = 2,87 г / 143,5 г/моль = 0,02 моль, что даёт n(C) = 7·0,02 = 0,14 моль — сходится.
2) Структурная формула.
Вещество А получено действием хлорметана на азотсодержащее вещество Б, то есть А — соль алкиламмония. Отняв от состава A молекулу CH3Cl, получаем Б: C6H7N — это анилин. Значит А — хлорид метилфениламмония:
[C6H5–NH2–CH3]+Cl−
(атом азота связан с бензольным кольцом, с метильной группой и с двумя атомами водорода).
3) Уравнение реакции получения вещества А.
C6H5–NH2 + CH3Cl → [C6H5–NH2–CH3]+Cl−
Проверка: слева C 6 + 1 = 7, H 7 + 3 = 10, N 1, Cl 1; справа C 7, H 10, N 1, Cl 1.
Ответ: молекулярная формула вещества А — C7H10NCl; структурная формула — [C6H5–NH2–CH3]+Cl−; уравнение реакции: C6H5–NH2 + CH3Cl → [C6H5–NH2–CH3]+Cl−.
Источник: ФИПИ