Абитуриенту
Виртуальный репетитор
Задачи по органической химии
Когда в реакционном сосуде протекают одновременно несколько реакций, надо применять следующий алгоритм решения задачи:
5. Параллельные реакции
неизвестными величинами x, y, z и т.д.
Задача. На гидролиз смеси этиловых эфиров уксусной и муравьиной кислот массой 7,22 г было израсходовано 33,3 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия (d = 1,08 г/мл). Вычислите массовые доли эфиров в смеси.
Решение. Сначала найдем количество гидроксида натрия: n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = {m(раствора) х w} / M(NaOH) = {V(раствора) х d х w} / M(NaOH) = = {33,3 мл х 1,08 г/мл х 0,1} : 40 г/моль = 0,09 моль
x моль x моль
(1) HCOOC2H5 + NaOH = HCOONa + C2H5OH
1 моль 1 моль
74 г/моль 40 г/моль
y моль y моль
(2) СH3COOC2H5 + NaOH = СH3COONa + C2H5OH
1 моль 1 моль
88 г/моль 40 г/моль
Введем обозначения:n(HCOOC2H5) = x моль,
n(СH3COOC2H5) = y моль
Тогда для NaOH в реакциях (1) и (2) будут участвовать:
n1(NaOH) = x моль и n2(NaOH) = y моль
или суммарно: n(NaOH) = (x + y) моль.
Масса смеси исходных эфиров, участвовавших в реакции, равная 7,22 г, будет складываться из m(HCOOC2H5) и m(СH3COOC2H5):
m(HCOOC2H5) = n(HCOOC2H5) х M(HCOOC2H5) = x моль х 74 г/моль
m(СH3COOC2H5) = n(СH3COOC2H5) х M(СH3COOC2H5) = y моль х 88 г/моль
Составим, а затем решим систему уравнений:
74x + 88y = 7,22
x + y = 0,09
x = 0,05 моль; y = 0,04 моль
Отсюда рассчитаем сначала массу каждого из эфиров, а затем их содержание в смеси (массовую долю w1 и w2):
m(HCOOC2H5) = n х M = 0,05 моль х 74 г/моль = 3,7 г
m(СH3COOC2H5) = n х M = 0,04 моль х 88 г/моль = 3,52 г
w1 = m(HCOOC2H5) : m(смеси) = 3,7 : 7,22 = 0,512 (51,2%)
w2 = m(СH3COOC2H5) : m(смеси) = 3,52 : 7,22 = 0,488 (48,8%)
Ответ. w1 = 0,512 (51,2%); w2 = 0,488 (48,8%)
6. Последовательные реакции
Если в задаче имеется цепь последовательных химических превращений веществ, выполнять вычисления по каждой реакции не надо. Следует только составить все уравнения и по соотношению соответствующих коэффициентов в уравнениях определить количество исходного реагента и конечного продукта (в моль).Задача. 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) / VM = 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
А теперь разберем задачи, трудность которых заключается в оценке их химической сущности. Как правило, главное при решении таких задач - правильно составить уравнение реакции и вовремя распознать каверзы, заготовленные хитроумным экзаменатором.7. Внимание: один реагент!
Задача. Смесь этана и этилена объемом 3 л пропустили через поглотительную склянку, содержащую 200 мл 3%-ной бромной воды (d = 1,02 г/мл). При этом образовалось 4,7 г дибромэтана. Рассчитайте состав смеси углеводородов в объемных процентах.
Решение. Начнем с анализа химической сущности задачи.С бромной водой реагируют углеводороды, содержащие кратные связи. Предельные углеводороды в этих условиях в реакцию не вступают:
C2H6 + Br2(aq) =/=
(1) C2H4 + Br2(aq) ==> C2H4Br2
1 моль -- 1 моль -- 1 моль
Количество брома, израсходованного в реакции (1), рассчитывается следующим образом:n(Br2) = n(C2H4Br2) = m(C2H4Br2) / M(C2H4Br2) = 4,7 г : 188 г/моль = 0,025 моль
Общее количество брома в исходной бромной воде (по условию задачи) таково:
n(Br2) = m(Br2) / M(Br2) = {V х d х w} : M(Br2) = {200 мл х 1,02 г/мл х 0,03} : 160 г/моль = 0,038 моль
Поскольку 0,038 моль > 0,025 моль, бром в поглотительной склянке взят в избытке. Следовательно, весь этилен вступил в реакцию (1).
Рассчитаем количество этилена, а затем - его объем:
n(C2H4) = n(Br2) = 0,025 моль
V(C2H4) = n(C2H4) х VM = 0,025 моль х 22,4 л = 0,56 л
Отсюда объемные доли этана и этилена v1 и v2 будут равны:
v2 = {V(C2H4) / V(смеси)} х 100% = {0,56 л / 3 л} х 100% = 18,67%
v1 = 100% - 18,67% = 81,33%
Ответ. v1(C2H6) = 81,33% ; v2(C2H4) = 18,67%
8. Слишком мало данных
Задача. У продукта присоединения брома к непредельному углеводороду плотность по водороду равна 94. Установите формулу этого соединения.
Решение. На первый взгляд, задача кажется абсолютно нерешаемой: почти никаких исходных данных, а нужно установить формулу вещества. Ведь существует множество гомологических рядов непредельных углеводородов, содержащих двойные и тройные связи. С какой стороны подойти к решению? Вспомним, что непредельные соединения при реакции с галогенами превращаются в алкилгалогениды с общей формулой CxHyBr2z. Теперь, зная плотность этого алкилгалогенида по водороду D(H2), найдем его молярную массу:M(CxHyBr2z) = 2 г/моль х D(H2) = 2 г/моль х 94 = 188 г/моль
Молярная масса углеводорода CxHy равна разности:
M(CxHy) = M(CxHyBr2z) - 2z х M(Br) = 188 г/моль - 2z х 80 г/моль,
причем очевидно, что z может быть равно только 1, иначе значение 2z х 80 станет больше, чем M(CxHyBr2z). Таким образом:
M(CxHyBr2z) = 188 г/моль - 2х80 г/моль = 28 г/моль
Такой молярной массе соответствует этилен C2H4. Следовательно, искомое соединение имеет формулу C2H4Br2.
Ответ. C2H4Br2
Это был пример такой задачи, где на передний план выдвигается не столько знание органической химии, сколько способность к логическому мышлению.
|| Содержание (все задачи виртуального репетитора) ||
|| Содержание (задачи по органической химии) ||
Предыдущие страницы >>>
Следующие страницы >>>
Органическая химия. Задачи на дом:
|| ## 1--30 || ## 31--60 || ## 61--90
