ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина III . ОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 16. ВУГЛЕВОДНІ

§16.15. Розв’язування типових задач

Задача 1. Суміш етану та етилену об’ємом 200 мл (нормальні умови) знебарвила бромну воду масою 25 г.

Розрахуйте об’ємну частку етилену в суміші, якщо масова частка брому в бромній воді становить 3,2 %.

Розв’язання. З бромною водою легко взаємодіє тільки етилен з утворенням 1,2-диброметану:

С₂Н₄ + Вr₂ −> С₂Н₄Вr₂.

Визначаємо масу і кількість речовини молекулярного брому, який містився у бромній воді:

Із рівняння реакції випливає:

n(С₂Н₄) = n(Вr₂); n(С₂Н₄) = 0,005 (моль).

Обчислюємо об’єм етилену за нормальних умов:

V(С₂Н₄) = n(С₂Н₄) V_m ; V(С₂Н₄) = 0,005 • 22,4 = 0,112 (л)= = 112 (мл).

Розраховуємо об’ємну частку етилену у вихідній газовій суміші:

Задача 2. Суміш бензолу із циклогексеном масою 5 г знебарвлює бромну воду масою 125 г (масова частка брому 3,2 %). Визначте масу води, що утворюється під час спалювання в кисні такої самої суміші масою 20 г.

Розв’язання. З бромною водою взаємодіє лише один компонент суміші — циклогексен:

Визначаємо масу і кількість речовини брому, що вступив в реакцію:

Обчислюємо кількість речовини циклогексена (позначаємо його літерою Ц), що вступив в реакцію з бромом. Із рівняння реакції (а) випливає:

n(Ц) = n(Вr₂);n(Ц) = 0,025 (моль).

Розраховуємо масу і масову частку циклогексену в суміші:

m(Ц) = n(Ц) М(Ц);m(Ц) = 0,025 ∙ 82 = 2,05 (г);

Масова частка бензолу (Б) у суміші двох речовин дорівнює:

w(Б) = 1 - w(Ц); wЦ) = 1 - 0,41 = 0,59.

Визначаємо масу і кількість речовини бензолу в зразку суміші масою m' = 20 г:

Аналогічно для циклогексену одержуємо m'(Ц) = 8,2 г і n'(Ц) = 0,1 моль.

Складаємо рівняння реакцій горіння бензолу і циклогексену:

Виходячи з рівняння реакції (б), записуємо:

n₆(Н₂О) = 3n"(Б);

n₆(Н₂О) - 3 ∙ 0,15 = 0,45 (моль).

Використовуючи рівняння реакції (в), матимемо:

n_а(Н₂О) = 5n(Ц);n_в(Н₂O)= 5-0,1 — 0,5 (моль).

Загальна кількість речовини води, що виділилася під час горіння суміші масою 20 г, становить:

n(Н₂О) = n_б(Н₂О)+n_в(Н₂O); n(Н₂O) = 0,45+0,5= 0,95 (моль).

Обчислюємо масу добутої води:

m(Н₂O) = n(Н₂О) ∙ М(Н₂O); m(Н₂O) = 0,95 0,18 = 17,1 (г).

Задача 3. При спалюванні вуглеводню, кількість речовини якого дорівнює 0,1 моль, утворились оксид карбону (IV) об’ємом 6,72 л (нормальні умови) та вода масою 72 г. Визначте формулу вуглеводню.

Розв’язання. Обчислюємо кількість речовини оксиду карбону(ІV), добутого при горінні вуглеводню:

Кількість речовини карбону, що містився в спаленому зразку вуглеводню, дорівнює:

n(С) = n(СO₂); n(С) = 0,3 моль.

Розраховуємо кількість речовини води, добутої при спалюванні вуглеводню:

Визначаємо кількість речовини¹ гідрогену, що містився у зразку вуглеводню:

n(Н) = 2_n(Н₂O); n(Н) = 2 ∙ 20,4 = 0,8 (моль).

Таким чином, зразок вуглеводню кількістю речовини 0,1 моль містить 0,3 моль карбону і 0,8 моль гідрогену. Отже, 1 моль вуглеводню містить 3 моль С і 8 моль Н, тобто формула вуглеводню С₃Н₈. Це — пропан.

Задача 4. Органічна речовина має відносну густину пари за воднем 46. Зразок цієї речовини масою 13,8 г спалили, діставши оксид карбону (IV) об’ємом 23,52 л (нормальні умови) та воду масою 10,8 г. Визначте формулу органічної речовини, враховуючи, що вона ароматична.

Розв’язання. Обчислюємо молярну масу органічної речовини (В), використовуючи відносну густину її пари за воднем:

М (В) = 2D_{H 2}; М(В) = 2 ∙ 46 = 92 (г/моль).

Визначаємо кількість речовини В, яку спалили:

Розраховуємо кількість речовини оксиду карбону(ІV), який утворився:

Кількість речовини карбону в спаленій речовині дорівнює:

n(С) = n(СO₂); n(С) = 1,05 (моль).

Обчислюємо кількість речовини води і кількість речовини атомарного водню в спаленій речовині:

Визначаємо масу атомарних карбону і гідрогену:

m(С) =n(С)М(С); m(С) = 1,05 ∙12 = 12,6 (г);

m(H) = n(Н) М(H); m(H) =1,2∙1 = 1,2 (г);

m(C) +m(H) = 12,6 + 1,2 = 13,8 (г).

Сума мас карбону і гідрогену дорівнює масі спаленої речовини, отже, інших елементів вона не містить. Таким чином, В — ароматичний вуглеводень, формулу якого можна представити у вигляді С_хН_у. Ми визначили, що зразок С_хН_у, кількість речовини якого становить 0,15 моль, містить 1,05 моль С і 1,2 моль Н.

Обчислюємо коефіцієнти х і у:

Формула ароматичного вуглеводню С₇Н₈, або С₆Н₅—СН₃. Це — толуол.