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
14.99. В результате сгорания 1 объема газообразного алкина
образовалось 2 объема оксида углерода (IV) и 1 объем паров воды.
Определите формулу алкина.
Решение. Составляем схему реакции:
С
+ О2 → CO2 + H2O.
xН2x-2
Так как алкин, оксид углерода (IV) и вода в указанных условиях
являются газами, их количества будут соотноситься как их объемы:
n(СxН
) / n(СО2) / n(Н2О) = V(СxН
2x-2
) / V(СО2) / V(Н2О) = 1 / 2 / 1.
2x-2
Расставим коэффициенты в уравнении реакции:
С
+ 2,5 О2 → 2CO2 + H2O.
xН2x-2
Из уравнения реакции следует: x = 2.
Таким образом, формула алкина С
2Н2
.
14.100. В результате сгорания 2 объемов газообразного алкина
образовалось 8 объемов оксида углерода (IV) и 6 объемов паров
воды. Определите формулу алкина.
Ответ: C
4H6
.
14.101. Какой объем (н. у.) ацетилена можно получить из
3000 м
3
(н. у.) природного газа, содержащего 95 % метана? Выход
ацетилена – 90 %.
Ответ: 1283 м
3
.
14.102. Какая масса хлорэтена образуется при взаимодействии
3
20 дм
(н. у.) ацетилена с 40 г хлороводорода? Выход хлорэтена
— 90 %.
Ответ: 50,2 г.
14.103. В результате горения смеси бутана и бутина образова-
лось 88 г оксида углерода (IV) и 30,6 г воды. Определите объемную долю бутина в исходной смеси.
Решение. Составляем уравнения реакций:
C
C
+ 6,5О2 → 4CО2 + 5Н2О; (1)
4H10
+ 5,5О2 → 4CО2 + 3Н2О. (2)
4H6
Количество бутана обозначаем x, количество бутина – y. Определяем количество оксида углерода, образовавшегося в результате реакции (1). Согласно уравнению:
n
(СО2) = 4n(С4Н10);
1
(СО2) = 4x.
n
1
251
Выражаем его массу:
m
(CО2) = n1(СО2) . M(СО2);
1
m
(CО2) = 4x . 44 = 176x.
1
Определяем количество оксида углерода, образовавшегося
в результате реакции (2). В соответствии с уравнением:
n
(СО2) = 4n(С4Н6);
2
n
(СО2) = 4y.
2
Выражаем его массу:
m
(CО2) = n2(СО2) . M(СО2);
2
m
(CО2) = 4y . 44 = 176y.
2
Суммарная масса образовавшегося оксида углерода равна 88 г:
m
(CO2) + m2(CO2) = 88 г. (3)
1
В уравнение (3) подставляем значения масс оксида углерода:
176x + 176y = 88. (4)
Определяем количество воды, образовавшейся в результате
реакции (1). Согласно уравнению:
О) = 5n(С4Н10);
n
1(Н2
n
О) = 5x.
1(Н2
Выражаем ее массу:
m
О) = n1(Н2О) . М(Н2О);
1(Н2
m
О) = 5x . 18 = 90 x.
1(Н2
Определяем количество воды, образовавшейся в результате
реакции (2). Из уравнения реакции следует, что
О) = 3n(С4Н6);
n
2(Н2
n
О) = 3y.
2(Н2
Выражаем ее массу:
m
О) = n2(Н2О) . М(Н2О);
2(Н2
m
О) = 3y .18 = 54y.
2(Н2
Суммарная масса образовавшейся воды равна 30,6 г:
m
О) + m2(Н2О) = 30,6. (5)
1(Н2
В уравнение (5) подставляем значения масс воды:
90x + 54y = 30,6. (6)
252
Составляем систему из уравнений (4) и (6):
⎧
176 176 88
+=
xy
⎨
90 54 30,6
+=
xy
⎩
.
Решив систему, получим x = 0,1; y = 0,4.
Следовательно,
n(С
) = 0,1 моль, n(С4Н6) = 0,4 моль.
4Н10
Рассчитываем объем бутина:
) = n(С4Н6) . Vm;
4Н6
) = 0,4 . 22,4 = 8.96 дм3.
V(С
V(С
4Н6
Количество смеси равно сумме количеств бутана и бутина:
n(смеси) = n(С
) + n(С4Н6);
4Н10
n(смеси) = 0,1 + 0,4 = 0,5 моль.
Находим объем смеси:
V(смеси) = n(смеси)
.
V(смеси) = 0,5
22,4 = 11,2 дм3.
.
Vm;
Определяем объемную долю бутина:
CH
V
()
φ(С4Н6) =
46
смеси
V
()
. 100 %;
8,96
φ(С
4Н6
) =
.
11,2
100 = 80 %.
14.104. В результате горения смеси ацетилена и метана обра-
зовалось 26,4 г оксида углерода (IV) и 16,2 г воды. Определите
массовую долю ацетилена в исходной смеси.
Ответ: 28,9 %.
14.105. При пропускании смеси пропана и пропина через бром-
ную воду образовалось 36 г 1,1,2,2-тетрабромпропана. На сгорание
3
исходной смеси требуется 31,36 дм
(н. у.) кислорода. Определите
массовую долю пропина в исходной смеси.
Решение. Записываем уравнение реакции пропина с бромной
водой:
СН ≡ С – СН
+ 2Br2 → CHBr2 – CBr2 – CH3.
3
Рассчитываем количество тетрабромпропана:
n(C
3H4Br4
) = m(C3H4Br4) / M(C3H4Br4);
253
n(C3H4Br4) = 36 / 360 = 0,1 моль.
Определяем количество пропина. Согласно уравнению реакции:
n(C
) = n(C3H4Br4);
3H4
n(C
) = 0,1 моль.
3H4
Вычисляем массу пропина в смеси:
m(С
) = n(С3Н4) . M(С3Н4);
3Н4
m(С
) = 0,1 . 40 = 4 г.
3Н4
Определяем количество кислорода, затраченного на сгорание
пропина:
СН ≡ С– СН
+ 4О2 → 3СО2 + 2Н2О.
3
Согласно уравнению реакции:
n
) = 4n(C3H4);
1(О2
) = 4 . 0,1 = 0,4 моль.
n
1(О2
Рассчитываем его объем:
V
) = n1(О2) . Vm;
1(O2
) = 0,4 . 22,4 = 8,96 дм3.
V
1(O2
Находим объем кислорода, затраченного на сгорание пропана:
V
) = 31,36 – 8,96 = 22,4 дм3.
2(O2
Вычисляем его количество:
n
) = V2(O2) / Vm;
2(О2
) = 22,4 / 22,4 = 1 моль.
n
2(О2
Составляем уравнение горения пропана:
СН
– СН2 – СН3 + 5О2 → 3СО2 + 4Н2О.
3
Определяем количество пропана в смеси. Из уравнения реакции следует, что
n(C
n(C
3H8
) = 0,2n2(О2);
3H8
) = 0,2 . 1 = 0,2 моль.
Находим массу пропана в смеси:
m(С
) = n(С3Н8) . M(С3Н8);
3Н8
254
m(С3Н8) = 0,2 . 44 = 8,8 г.
Вычисляем массовую долю пропина:
CH
m
()
ω(С
3Н4
) =
CH CH+
mm
()()
34
34 38
. 100 %;
ω(С
14.106. При пропускании 20 дм
3Н4
) =
48,8+
. 100 = 31 %.
3
(н. у.) смеси этина и этана через аммиачный раствор оксида серебра получили 24 г ацетиленида серебра. Определите объемную долю этина в смеси.
Ответ: 11,2 %.
14.107. На гидрирование алкина было затрачено 22,4 см3 (н. у.)
водорода. При сгорании такого же количества алкина было получе-
4
3
но 22,4 см
(н. у.) углекислого газа. Определите формулу алкина.
Ответ: С2Н2.
14.108. При сгорании смеси массой 10,6 г, состоящей из алки-
нов, отличающихся друг от друга на один атом углерода, образовалось 0,8 моль углекислого газа. Количество алкина с большим
числом атомов углерода в смеси больше количества алкина с
меньшим числом атомов углерода в 2 раза. Определите формулы алкинов.
Ответ: С2Н2, С3Н4.
14.109. Определите массу углекислого газа, образующегося
при сгорании углеводорода массой 52 г с массовой долей углерода
0,9231.
Решение. Рассчитаем массу углерода в составе углеводорода:
m(C
m(C
) = ω(C) . m(CxHy);
xHy
) = 52 . 0,9231 = 48 г.
xHy
Определим количество углерода:
n(C) = m(C) / M(C); n(C) = 48 / 12 = 4 моль
После сгорания углеводорода весь углерод окажется в составе
углекислого газа:
→ xCO2.
C
xHy
Следовательно,
n(CO
) = n(C) = 4 моль.
2
255
Рассчитаем массу углекислого газа:
m(CO
) = n(CO2) . M(CO2); m(CO2) = 4 . 44 = 176 г.
2
14.110. При сгорании смеси этана, этена и этина массой 16,4 г
в избытке кислорода образовался углекислый газ объемом (н. у.)
26,88 дм
3
. Определите объемную долю этина в исходной смеси.
Ответ: 50 %.
14.4. Арены
14.111. Дайте название следующим ароматическим углеводо-
родам.
14.112. Составьте структурные формулы изомерных аромати-
ческих углеводородов состава С
. Определите их число.
8Н10
Ответ: 4 изомера.
14.113. Составьте уравнения реакций, с помощью которых
можно осуществить следующие химические превращения:
a) карбид кальция → ацетилен → бензол → циклогексан;
b) циклогексан → бензол → толуол → бензойная кислота.
14.114. Установите вещества X и Y, образующиеся в цепочке
превращений:
Составьте уравнения реакций.
14.115. Газ, полученный при действии воды на карбид кальция
массой 128 г, пропустили через трубку с активированным углем
при температуре 600 °С. В результате реакции получили бензол
массой 40 г. Определите выход бензола.
Ответ: 77 %.
14.116. При дегидрировании 5,3 г этилбензола получили сти-
рол, который обесцветил 200 г раствора брома с массовой долей
256
Br2 3,2 %. Определите выход стирола, если выход продукта бромирования стирола равен 100 %.
Ответ: 80 %.
14.117. Какая масса бромбензола образуется при взаимодейс-
твии 7,8 г бензола с избытком брома в присутствии FeBr
, выход
3
продукта реакции равен 90 %?
Ответ: 14,1 г.
14.118. Какую массу этилбензола можно получить при взаи-
модействии 7,8 г бензола с 6,6 г хлорэтана в присутствии хлорида
алюминия?
Ответ: 10,6 г.
14.119. При сгорании 9,2 г гомолога бензола образовалось
17,05 дм
3
оксида углерода (IV). Объем измерен при давлении
100 кПа и температуре 20 °С. Определите формулу гомолога
бензола.
Решение. Приведем объем оксида углерода к нормальным усло-
виям, учитывая, что T = (273 + 20)К = 293 K:
(СО2) = pVT0 / p0T;
V
0
(СО2) = (100 . 17,05 . 273) / (101,3 . 293) = 15,68 дм3.
V
0
Вычисляем количество оксида углерода:
n(CO
n(CO
Общая формула гомологов бензола имеет вид: С
) = V0(CO2) / Vm;
2
) = 15,68 / 22,4 = 0,7 моль.
2
6Н6
(СН2)x.
Выражаем количество гомолога бензола:
n(С
(СН2)x) = m(С6Н6(СН2)x) / M(С6Н6(СН2)x);
6Н6
n(С
(СН2)x) = 9,2 / (78 + 14x).
6Н6
Из схемы
(СН2)x → (6 + x)CO
С
6Н6
2
следует, что
(6 + x) n(С
(СН2)x) = n(CO2).
6Н6
В уравнение подставляем значения количеств гомолога бензо-
ла и оксида углерода:
9, 2
(6 + x)
.
78 14+ x
= 0,7
откуда x = 1.
257
Следовательно, молекулярная формула гомолога бензола С7Н8
или С
6Н5СН3
.
14.120. При сгорании 10,6 г гомолога бензола образовалось
22,4 дм
3
паров воды. Объем измерен при нормальном давлении и
температуре 273 °С. Определите формулу гомолога бензола.
Ответ: C
8H10
.
14.121. Смесь бензола и стирола массой 12 г обесцвечивает
400 г бромной воды с массовой долей брома 4 %. Определите массовую долю бензола в смеси.
Ответ: 13,3 %.
14.122. Смесь бензола, циклогексана и циклогексена, реагируя
с бромной водой, присоединяет 0,1 моль молекулярного брома.
При дегидрировании данной смеси образуется 0,5 моль бензола
(с учетом бензола в исходной смеси) и водород, количество которого в 2 раза меньше количества водорода, необходимого для полного
гидрирования исходной смеси (в результате гидрирования образуется циклогексан). Определите количество бензола в исходной смеси.
Решение. Бромная вода будет реагировать только с циклогексе-
ном по уравнению:
+ Br2 → C6H10Br2.
С
6Н10
Рассчитываем количество циклогексена. Согласно уравнению
реакции:
n(С
) = n(Br2); n(С6Н10) = 0,1 моль.
6Н10
При дегидрировании циклогексена образуется бензол:
→ C6H6 + 2Н2.
С
6Н10
Определяем количество бензола, образующегося из циклогек-
сена. Из уравнения реакции следует, что
n
2(C6H6
) = n(С6Н10); n2(C6H6) = 0,1 моль.
Вычисляем сумму количеств бензола, содержащегося в исходной смеси (n
гексана (n
1(С6Н6
3(С6Н6
n
1(С6Н6
Находим количество водорода (n
)), и полученного при дегидрировании цикло-
)):
) + n3(С6Н6) = 0,5 – 0,1 = 0,4 моль.
)), образовавшегося при
1(Н2
дегидрировании циклогексена. Из уравнения реакции дегидрирования следует, что
) = 2n(С6Н10); n1(H2) = 0,2 моль.
n
1(H2
258
Определяем количество водорода (n2(Н2)), пошедшего на гидрирование циклогексена:
С
+ Н2 → C6H12.
6Н10
В соответствии с уравнением реакции:
n
) = n(С6Н10); n2(H2) = 0,1 моль.
2(H2
Количество циклогексана (n(С
)) в исходной смеси обоз-
6Н12
начаем y. Определяем количество водорода, образующегося при
дегидрировании циклогексана:
→ C6H6 + 3H2.
С
6Н12
Из уравнения реакции следует, что
n
) = 3n(С6Н12); n4(H2) = 3y.
4(H2
Выражаем количество водорода (n
)), образовавшегося при
3(H2
дегидрировании смеси:
n
) = n1(H2) + n4(H2); n3(H2) = 0,2 + 3y.
3(H2
Количество бензола в исходной смеси обозначаем z. Определяем количество водорода, пошедшего на гидрирование бензола:
С6Н6 + 3Н2 → C6H12.
Согласно уравнению реакции:
n
) = 3n1(С6Н6); n6(H2) = 3z.
6(H2
Выражаем количество водорода (n
)), пошедшего на гидри-
5(H2
рование смеси:
n
) = n2(H2) + n6(H2) = 0,1 + 3z.
5(H2
Отношение количества водорода, образовавшегося при дегидрировании смеси, к количеству водорода, израсходованного на
гидрирование смеси, равно 1 : 2:
n
) / n5(Н2) = 1 / 2. (1)
3(Н2
В уравнение (1) подставляем значения количеств водорода:
(0,2 + 3y) / (0,1 + 3z) = 1 / 2. (2)
Преобразуем уравнение (2):
z – 2y = 0,1. (3)
Выражаем количество бензола образовавшегося из циклогексана. Согласно уравнению реакции дегидрирования циклогексана:
259
n3(C6H6) = n(С6Н12);
n
3(C6H6
) = y.
Нами ранее определено, что
n
1(C6H6
) + n3(C6H6) = 0,4 моль.
Переписываем уравнение, подставив значения количеств бензола:
y + z = 0,4. (4)
Составляем систему из уравнений (3) и (4):
⎧
zy
20,1
−=
⎨
y+z
⎩
.
0,4
=
Решаем систему: y = 0,1; z = 0,3.
Следовательно, количество бензола в смеси равно 0,3 моль.
14.123. Смесь бензола, циклогексана и циклогексена, реагируя с
бромной водой, присоединяет 0,1 моль молекулярного брома. При
дегидрировании данной смеси образуются 0,5 моль бензола (с учетом бензола в исходной смеси) и водород. Отношение количества
водорода, образованного при дегидрировании смеси, к количеству водорода, необходимого для полного гидрирования исходной
смеси (в результате гидрирования образуется циклогексан), равно
8 : 7. Определите количество бензола в исходной смеси.
Ответ: 0,2 моль.
260
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]