Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия. Подготовка к централизованному тестированию. Задачи и упражнения с примерами решений
.pdf
14.45. Циклоалкан массой 1,4 г сожгли. Образовавшийся оксид
углерода (IV) пропустили через 100 г раствора гидроксида натрия
с массовой долей NaOH 8 %. Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.
Ответ: 10,2 %.
14.46. При сгорании 10 г смеси циклобутана и пропана образо-
валось 30,8 г оксида углерода (IV). Определите массу циклобутана в смеси.
Ответ: 5,6 г.
14.47. Какую массу циклобутана можно получить при взаимодейс-
твии 5 г натрия и 21,6 г 1,4-дибромбутана, если его выход равен 70 %.
Ответ: 3,92 г.
14.48. Циклоалкан прореагировал с хлором с образованием мо-
нохлорциклоалкана массой 10,45 г. Такое же количество данного
циклоалкана прореагировало с бромом с образованием монобромциклоалкана массой 14,9 г. Определите формулу циклоалкана.
Решение. Составляем уравнения реакций:
С
С
xН2x
xН2x
+ Сl2 → CxH
+ Br2 → CxH
Cl + HCl;
2x-1
Br + HBr.
2x-1
Сначала выражаем молярные массы монохлорциклоалкана и
монобромциклоалкана:
M(C
M(C
M(C
M(C
Cl) = xM(C) + (2x – 1)M(H) + M(Cl);
xH2x–1
Cl) = 12x + 2x – 1 + 35.5 = 14x + 34,5;
xH2x–1
Br) = xM(C) + (2x – 1)M(H) + M(Br);
xH2x–1
Br) = 12x + 2x – 1 + 80 = 14x + 79.
xH2x–1
Затем выражаем их количества:
n(C
n(C
xH2x–1
n(C
xH2x–1
n(C
Cl) = m(CxH
Cl) = 10,45/ (14x + 34,5);
xH2x–1
Br) = m(CxH
Br) = 14,9 / (14x + 79).
xH2x–1
Cl) / M(CxH
2x–1
Br) / M(CxH
2x-1
2x–1
2x–1
Cl);
Br);
Так как количество циклоалкана, вступившего в реакцию с
хлором, равно количеству циклоалкана, вступившего в реакцию
с бромом, количества монохлорциклоалкана и монобромциклоалкана также равны:
n(C
xH2x-1
Cl) = n(CxH
231
2x -1
Br);
10,45 / (14x + 34,5) = 14,9 / (14x + 79).
Решаем уравнение: x = 5.
Следовательно, формула циклоалкана – С5Н10.
14.49. Циклоалкан прореагировал с хлором с образованием
дихлорциклоалкана массой 15,3 г. Такое же количество данного
циклоалкана прореагировало с бромом с образованием дибромциклоалкана массой 24,2 г. Определите формулу циклоалкана.
Ответ: C
6H12
.
14.50. Оксид углерода (IV), образовавшийся при сгорании 0,1
моль циклоалкана, пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. В результате реакции образовалось 40 г осадка. Определите формулу циклоалкана.
Решение. В результате горения циклоалкана образуется оксид
углерода (IV) и вода:
С
+ yО2 → xСО2↑ + xH2О.
xН2x
При пропускании оксида углерода через раствор гидроксида
кальция выпадает осадок карбоната кальция:
СО
+ Са(ОH)2 = СаСО3↓ + H2О.
2
Рассчитываем количество карбоната кальция:
n(CаСO
n(CаСO
) = m(CаСO3) / M(CаСO3);
3
) = 40 / 100 = 0,4 моль.
3
Определяем количество оксида углерода, образовавшегося
при горении циклоалкана. Согласно уравнению реакции:
n(CO
) = n(СаCO3); n(CO2) = 0,4 моль.
2
Количество углерода в составе циклоалкана равно количеству
:
СО
2
n(C) = 0,4 моль.
Из общей формулы циклоалканов С
n(C) = x
.
n(СxН2x).
следует, что
xН2x
Подставляем в уравнение значение количеств циклоалкана
и углерода:
0,4 = x . 0,1.
Решаем уравнение: x = 4.
Таким образом, формула алкана — С
232
4Н8
.
14.51. Оксид улерода (IV), образовавшийся при сгорании 2,24
3
(н. у.) циклоалкана, пропустили через избыток раствора гид-
дм
роксида кальция. В результате реакции образовалось 60 г осадка.
Определите формулу циклоалкана.
Ответ: C
6H12
.
14.52. Какой минимальный объем воздуха потребуется для
сгорания 44,8 дм
3
(н. у.) смеси метана и циклобутана? Объемная
доля метана в смеси равна 0,4. Объем воздуха рассчитайте при
о
давлении 110 кПа и температуре 27
С. Объемная доля кислорода
в воздухе равна 0,21.
Решение. Рассчитываем объемы метана и циклобутана в смеси:
V(СН
V(СН
V(C
V(C
) = φ(СН4) . V(смесь);
4
) = 0,4 . 44,8 = 17,92 дм3;
4
) = V(смеси) – V(СН4);
4H8
) = 44,8 – 17,92 = 26,88дм3.
4H8
Вычисляем количества метана и циклобутана:
) = V(СН4) / Vm;
4
) = 17,92 / 22,4 = 0,8 моль;
4
) = V(С4Н8) / Vm;
4Н8
) = 26,88 / 22,4 = 1,2 моль.
n(СН
n(С
n(СН
n(С
4Н8
Определяем количество кислорода, затраченного на горение
метана:
+ 2О2 → СО2↑ + 2Н2О.
СН
4
Согласно уравнению реакции:
n
) = 2n(СН4); n1(О2) = 2 . 0,8 = 1,6 моль.
1(О2
Найдем его объем:
V
) = n1(O2) . Vm; V1(O2) = 1,6 . 22,4 = 36 дм3.
1(O2
Определяем количество кислорода, затраченного на горение
циклобутана:
С
+ 6О2 → 4СО2 + 4Н2О.
4Н8
Согласно уравнению реакции:
n
) = 6n(С4Н8); n2(О2) = 6 . 1,2 = 7,2 моль.
2(О2
Найдем его объем:
233
V2(O2) = n2(О2) . Vm;
) = 7,2 . 22,4 = 161 дм3.
V
2(O2
Объем кислорода, затраченного на горение смеси, равен сумме
объемов кислорода, израсходованных на горение метана и циклобутана:
V(O
) = V1(O2) + V2(O2); V(O2) = 36 + 161 = 197 дм3.
2
Вычисляем объем воздуха при н. у.:
V
(воздуха) = V(O2) / φ(воздуха);
0
(воздуха) = 197 / 0,21= 938 дм3.
V
0
Рассчитываем объем воздуха при заданных условиях, учитывая, что T = (27 + 273)К = 300 K:
V(воздуха) = p
V(воздуха) = (101,3
.
938 . 300) / (110 . 273) = 949 дм3.
0V0
T / pT0;
14.2. Алкены и алкадиены
14.53. Назовите по систематической номенклатуре указанные
соединения и отметьте, какие из них обладают пространственной
изомерией:
14.54. Составьте структурные формулы следующих соедине-
ний: 3-этилгексен-1, 2-метилбутадиен-1,3, 3-метилбутен-1, 2-метил-3-этилгексадиен-1,3.
14.55. Составьте структурные формулы всех изомеров состава
С
. Дайте им названия. Определите их число.
4Н8
Ответ: 5 изомеров.
234
14.56. С помощью каких химических реакций можно осущест-
вить следующие химические превращения:
Этен → бромэтан → бутан → бутен-1 → 2-бромбутан →
→ 3,4-диметилгексан.
14.57. Установите вещества X,Y и Z, образующиеся в цепочке
превращений:
CH X Y CH Z
24 24
HBr Na
⎯⎯⎯→⎯⎯⎯→⎯⎯→+
D
t++
.
Запишите уравнения реакций.
14.58. Рассчитайте относительную молекулярную массу нату-
рального каучука, состоящего из 2000 мономерных звеньев.
Ответ: 136000 г/моль.
14.59. Алкен сожгли в избытке кислорода. Объем продуктов реак-
ции в 4 раза больше объема газообразного алкена. Все объемы измерены при 200 °С и нормальном давлении. Определите формулу алкена.
Решение. Записываем уравнение реакции:
C
+ yО2 → xCO2 + xH2О.
xH2x
Согласно условию задачи суммарный объем оксида углерода и
воды в 4 раза больше объема алкена:
(V(CO2) + V(H2O)) /V(CxH2x) = 4 / 1.
Отношение количества продуктов реакции к количеству алкена равно отношению объема продуктов реакции к объему алкена:
(n(CO
) + n(H2O)) / n(CxH2x) = (V(CO2) + V(H2O)) / V(CxH2x);
2
(n(CO
) + n(H2O)) / n(CxH2x) = 4 / 1.
2
Согласно уравнению реакции горения если в реакцию вступил
1 моль алкена C
, то образовалось x моль СО2 и x моль Н2О.
xH2x
Подставим значения количеств веществ в последнее уравнение:
(x + x) / 1 = 4 / 1.
Решая уравнение, получим x = 2.
Следовательно, формула алкена — С
2H4
.
14.60. Алкен сожгли в избытке кислорода. Объем продуктов реак-
ции в 8 раз больше объема газообразного алкена. Все объемы измерены при 180 °С и нормальном давлении. Определите формулу алкена.
Ответ: C4H8.
235
14.61. При сжигании газообразного соединения Х объемом
2,24 дм
воду массой 3,6 г. Hа горение было затрачено 6,72 дм
3
(н. у.) получили 4,48 дм3 (н. у.) оксида углерода (IV) и
3
кислорода.
Определите формулу вещества.
Решение. Записываем схему реакции:
Х + О
→ СО2 + H2О.
2
Найдем количество соединения Х:
n(Х) = V(Х) / V
;
m
n(Х) = 2,24 / 22,4= 0,1 моль.
Количества водорода и углерода в составе продуктов реакции
равны количествам этих элементов в составе 0,1 моль соединения
Х. Далее определяем их количества.
Вычисляем количество воды:
n(H
O) = m(H2O) / М(H2O);
2
O) = 3,6 / 18 = 0,2 моль.
n(H
2
Из формулы воды H
O следует, что
2
n(H) = 2n(H
n(H) = 2
O);
2
.
0,2 = 0,4 моль.
Следовательно, в составе 0,1 моль соединения Х содержится
0,4 моль водорода.
Рассчитываем количество оксида углерода:
n(CO
n(CO
Из формулы оксида углерода CO
) = V(CO2) / Vm;
2
) = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль.
2
следует, что
2
n(C) = n(CO
);
2
n(C) = 0,2 моль.
Таким образом, в состав 0,1 моль соединения Х входит 0,2 моль
углерода.
Кроме водорода и углерода в состав соединения Х может входить кислород, так как он обнаруживается в составе продуктов реакции. Определяем его наличие или отсутствие в соединении. Для
этого рассчитываем суммарное количество атомарного кислорода
в продуктах. Количество кислорода в составе воды равно количес-
236
тву воды, а количество кислорода в составе оксида углерода в два
раза больше количества СО
:
2
n1(О) = n(H2О) + 2n(СО2);
n1(О) = 0,2 + 2 . 0,2 = 0,6 моль.
Затем рассчитываем количество атомарного кислорода, вступившего в реакцию, определив предварительно количество молекулярного кислорода:
n(О
) = V(О2) / Vm;
2
n(О2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль.
Количество атомарного кислорода в 2 раза больше количества
молекулярного кислорода:
n2(О) = 2n(О2);
n2(О) = 2 . 0,3 = 0,6 моль.
Поскольку n
(О) = n2(O), кислород в состав Х не входит.
1
Определяем формулу соединения X. Для этого сначала рассчитываем количество водорода в составе 1 моль Х:
0,1 моль Х содержит 0,4 моль H,
1 моль — x.
x = 0,4
.
1 / 0,1= 4 моль.
Таким образом, 1 моль Х содержит 4 моль атомов водорода. Затем рассчитываем количество углерода в составе 1 моль Х:
0,1 моль Х содержит 0,2 моль C,
1 моль — y.
y = 0,2
.
1 / 0,1 = 2 моль.
Следовательно, 1 моль Х содержит 2 моль углерода.
Поскольку 1 моль соединения Х содержит 2 моль углерода и 4
моль водорода, его формула имеет вид С
2H4
.
14.62. При сжигании газообразного соединения Х объемом
2,24 дм3 (н. у.) получили 8,96 дм3 (н. у.) оксида углерода (IV) и
воду массой 7,2 г. Hа горение было затрачено 13,44 дм
3
кислорода.
Определите формулу вещества.
Ответ: C
14.63. Два элемента А и В образуют соединения состава А
А
. Относительная плотность паров первого соединения по во-
2В4
4H8
.
и
2В6
дороду равна 15, а относительная плотность второго по кислороду
равна 0,875. Определите формулу соединения А
237
2В4
.
Решение. Рассчитываем молярные массы А2В4 и А2В6:
М(А
М(А
) = М(H2) . D; М(А2В6) = 2 . 15 = 30 г/моль;
2В6
) = М(О2) . D; М(А2В4) = 32 . 0,875 = 28 г/моль.
2В4
Учитывая, что
М(А
М(А
) = 2М(А) + 6М(В);
2В6
) = 2М(А) + 4М(В).
2В4
составляем систему уравнений:
⎧
⎨
⎩
MM
30 2 (A) 6 (B)
=+
MM
28 2 (A) 4 (B)
=+
.
Решив систему уравнений, получим
М(А) = 12 г/моль,
М(В) = 1 г/моль.
Следовательно, А — углерод, а В — водород. Тогда формула соединения А
14.64. Два элемента А и В образуют соединения состава А
. Относительная плотность паров первого соединения по во-
А
3В6
имеет вид С2H4.
2В4
3В8
и
дороду равна 22, а относительная плотность второго по кислороду
равна 1,313. Определите формулу соединения А
Ответ: C
3H6
.
3В6
.
14.65. Определите массовую долю углерода в составе алкенов.
Решение. Общая формула алкена – C
xH2x
.
Выражаем молярную массу алкена в общем виде:
M(C
) = 12x + 2x = 14x.
xH2x
Тогда масса 1 моль алкена будет иметь значение:
m(C
) = n(CxH2x) . M(CxH2x);
xH2x
m(C
xH2x
) = 14x.
В состав 1 моль алкена входит x моль углерода. Тогда масса углерода в составе 1 моль алкена будет равна:
m(C) = n(C) . M(C); m(C) = 12x.
Рассчитываем массовую долю углерода в составе алкена:
(C)
ω(С) =
m
(C H )
m
238
2
xx
. 100 % ;
ω(С) =
. 100 = 86 %.
x
14.66. Алкен массой 2,8 г сожгли. Образовавшийся оксид угле-
рода (IV) пропустили через избыток раствора гидроксида бария.
Определите массу образовавшегося осадка.
Ответ: 39,4 г.
14.67. Какой минимальный объем (н. у.) пропена нужно про-
пустить через раствор бромной воды маcсой 80 г с массовой долей
брома 4 %, чтобы ее обесцветить?
1214x
3
Ответ: 0,448 дм
14.68. Смесь этана и этена объемом (н. у.) 5,6 дм
.
3
обесцвечивает раствор бромной воды маcсой 1000 г с массовой долей брома
3,2%. Определите массовую долю этена в исходной смеси.
Ответ: 79 %.
14.69. Смесь пропана и этена массой 14,4 г прореагировала с
водородом. В результате реакции образовалась смесь алканов массой 14,8 г. Определите объемную долю этена в исходной смеси.
Решение. Водород будет реагировать только с этеном:
C
+ Н2 → C2H6.
2H4
Определяем массу водорода, вступившего в реакцию. Согласно закону сохранения массы масса водорода равна разнице масс
алканов и исходной смеси углеводородов:
m(H
) = 14,8 – 14,4 = 0,4 г.
2
Вычисляем количество водорода:
n(Н
) = m(Н2) / M(Н2);
2
) = 0,4 / 2 = 0,2 моль.
n(Н
2
Определяем количество этена в смеси. Согласно уравнению
реакции:
n(C
n(C
) = n(Н2);
2H4
) = 0,2 моль.
2H4
Рассчитываем его объем:
V(C
V(C
2Н4
) = n(C2Н4) . Vm;
2Н4
) = 0,2 . 22,4 = 4,48 дм3.
Вычисляем массу этена:
239
m(C2H4) = n(C2H4) . M(C2H4);
m(C
) = 0,2 . 28 = 5,6 г.
2H4
Масса пропана в исходной смеси равна разнице масс исходной
смеси и этена:
m(C
) = 14,4 – 5,6 = 8,8 г.
3H8
Найдем количество пропана:
n(С
) = m(С3Н8) / M(С3Н8);
3Н8
n(С
) = 8,8 / 44 = 0,2 моль.
3Н8
Рассчитываем объем пропана:
V(С
V(С
3Н8
) = n(С3Н8) . Vm;
3Н8
) = 0,2 . 22,4 = 4,48 дм3.
Объем исходной смеси равен сумме объемов этена и пропана:
V(смеси) = V(C
V(смеси) = 4,48 + 4,48 = 8,96 дм
) + V(С3Н8);
2Н4
3
.
Определяем объемную долю этена:
CH
V
()
φ(С
2Н4
) =
24
смеси
V
()
. 100 %;
4,48
14.70. К 20 дм
2Н4
) =
ω(С
3
(н. у.) смеси метана и этена добавили 12 дм3
. 100 = 50 %.
8,96
(н. у.) водорода. Смесь нагрели в присутствии платины. Объем
(н. у.) ее после реакции стал равным 24 дм
3
. Определите объем-
ную долю этена в исходной смеси.
Решение. Рассчитываем объем исходной смеси:
V
= 20 дм3 + 12 дм3 = 32 дм3.
1
Водород будет реагировать только с этеном:
C
+ Н2 → C2H6.
2H4
Согласно уравнению реакции один объем этена реагирует с одним объемом водорода с образованием одного объема этана. Следовательно, объем водорода, вступившего в реакцию, будет равен
разнице суммарного объема водорода и этена и объема этана:
V(H
) = V(Н2 + C2H4) – V(C2Н6).
2
240
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]