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
15.2. Альдегиды
15.36. Назовите следующие альдегиды:
15.37. Приведите структурные формулы следующих альдеги-
дов: 3-метилгексаналя; 2,3-диметилпентаналя; 2-бромпропаналя.
15.38. Составьте уравнения реакций, с помощью которых мож-
но осуществить следующие химические превращения:
a) карбид кальция → Х → ацетальдегид → этанол → этен →
→ бромэтан;
b) Al
→ CH4 → CH3Br → X → CH2O →
4C3
→ фенолформальдегидная смола.
15.39. При сжигании газообразного соединения Х объемом
3
(н. у.) 2,24 дм
получили 2,24 дм3 (н. у.) оксида углерода (IV) и
воду массой 1,8 г. Hа горение X было затрачено 3,2 г кислорода.
Определите молекулярную формулу вещества.
Решение. Записываем схему реакции:
Х + О
→ СО2 + H2О.
2
В состав соединения Х входят углерод и водород. Кислород также
может входить в его состав, но его наличие требуется установить.
Рассчитываем количество воды:
O) = m(H2O) / M(H2O);
n(H
2
n(H
O) = 1,8 / 18 = 0,1 моль.
2
Из формулы воды H
O следует, что
2
n(H) = 2n(H
n(H) = 2
O);
2
.
0,1 = 0,2 моль.
Вычисляем количество оксида углерода:
n(CO
) = V(CO2) / Vm.
2
271
n(CO2) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль.
Согласно формуле оксида:
n(C) = n(CO
); n(C) = 0,1 моль.
2
Далее определяем наличие кислорода в соединении Х. Для этого
рассчитываем количество кислорода в составе продуктов реакции:
n1(О) = n(H2О) + 2n(СО2);
(О) = 0,1 + 2 . 0,1 = 0,3 моль.
n
1
Вычисляем количество молекулярного кислорода, вступивше-
го в реакцию:
n(О
) = m(О2) / M(О2) = 3,2 / 32 = 0,1 моль.
2
Определяем количество атомарного кислорода:
n
(О) = 2n(О2);
2
(О) = 2 . 0,1 = 0,2 моль.
n
2
Поскольку количество кислорода в составе продуктов реакции больше количества кислорода, затраченного на горение,
в состав Х входит кислород. Рассчитываем количество кислорода
в составе Х:
n(О) = n1(О) – n2(О); n(О) = 0,3 – 0,2 = 0,1 моль.
И наконец, определяем молекулярную формулу соединения X.
Для этого находим количество соединения Х:
n(Х) = V(X) / V
;
m
n(Х) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль.
Далее составляем пропорцию:
0,1 моль соединения Х содержит 0,1 моль атомов углерода,
1 моль — y.
y = 0,1
.
1 / 0,1 = 1 моль.
Таким образом, 1 моль Х содержит 1 моль атомов углерода.
Аналогично рассчитываем содержание водорода и кислорода. В
состав 1 моль соединения Х входит 2 моль атомов водорода и 1
моль атомов кислорода.
Следовательно, формула соединения Х – СH
15.40. Имеются два соединения состава АВ
совая доля кислорода в соединении АВ
272
2
О составляет 53,33 %, а
О.
2
О и АВ4О. Мас-
2
относительная плотность паров соединения АВ4О по кислороду
равна 1. Определите формулу соединения АВ
Решение. Определяем молярную массу АВ
выбираем образец АВ
О массой 100 г. Рассчитываем массу кис-
2
О.
2
О. Для рассчетов
2
лорода в образце:
m(O) = m(АВ
m(O) = 100
О) . ω(O) / 100 %;
2
.
53,33 / 100 = 53,33 г.
Вычисляем количество кислорода:
n(О) = m(О) / М(О);
n(О) = 53,33 / 16 = 3,33 моль.
Выражаем количество АВ
О) = m(АВ2О) / M(АВ2О);
n(АВ
2
n(АВ
Из формулы АВ
О следует, что n(АВ2О) = n(О).
2
О:
2
О) = 100 / М(АВ2О).
2
Подставляем в уравнение значение количества:
100 / М(АВ
О) = 3,33.
2
Решаем уравнение:
М(АВ
Рассчитываем молярную массу АВ
М(АВ
М(АВ
О) = 30 г/моль.
2
О:
4
O) = М(O2) . D;
4
O) = 32 . 1= 32 г/моль.
4
Учитывая, что
М(АВ
М(АВ
О) = М(А) + 4М(В) + М(О),
4
О) = М(А) + 2М(В) + М(О),
2
составляем систему уравнений:
⎧
MM
32 (A) 4 (B) 16
=+ +
⎨
MM
30 (A) 2 (B) 16
=+ +
⎩
Решаем систему уравнений:
М(А) = 12 г/моль; М(В) = 1 г/моль.
.
Следовательно, А – углерод, В – водород.
Формула АВ
О – СH2О.
2
273
15.41. Какая масса пропаналя образуется при взаимодействии
30 г пропанола с избытком оксида меди (II)? Выход альдегида равен 85 %.
Ответ: 24,7 г.
15.42. Из 36 г технического карбида кальция получили 24 г ук-
сусной кислоты. Выход кислоты равен 80 %. Определите массовую долю СаС
в составе технического карбида кальция.
2
Решение. Составляем уравнения реакций:
+ 2Н2О → Са(ОН)2 + С2Н2↑;
СаС
2
+ Н2О → СН3СНО;
С
2Н2
СНО + [O] → CH3COOH.
СН
3
В расчетах можно использовать схему:
→ CH3COOH.
СаС
2
Рассчитываем массу уксусной кислоты при 100 %-ном выходе:
m(СН
СООН)
3
= m(СН3СООН)
теор
m(СН
СООН)
3
. 100 %. / η(СН3СООН);
практ
= 24 . 100 / 80 = 30 г.
теор
Вычисляем количество кислоты:
n(СН
Определяем количество СаС
Находим массу СаС
m(СаС
Рассчитываем массовую долю СаС
СООН) = m(СН3СООН) / M(СН3СООН);
3
n(СН
n(СаС
) = n(СаС2) . M(СаС2); m(СаС2) = 0,5 . 64 = 32 г.
2
СООН) = 30 / 60 = 0,5 моль.
3
. Согласно схеме:
2
) = n(СН3СООН); n(СаС2) = 0,5 моль.
2
:
2
:
2
CaC
m
()
ω(СаС
2
) =
m
()
2
системы
. 100 %;
32 100
ω(СаС
2
) =
⋅
36
= 89 %.
15.43. На гидрирование альдегида было затрачено 2,24 дм
(н. у.) водорода. В результате гидрирования получили 3,2 г спирта. Определите формулу альдегида.
Ответ: CH
O.
2
274
3
15.44. Массовая доля кислорода в составе альдегида равна
0,3636. Определите формулу альдегида.
Ответ: CH
СНO.
3
15.45. Какая масса серебра образуется при взаимодействии 80
г раствора формальдегида (массовая доля — 22 %) с избытком аммиачного раствора оксида серебра (I)?
Ответ: 127 г.
15.46. При взаимодействии паров насыщенного спирта с из-
бытком оксида меди (II) образовалось 6,4 г меди и 4,4 г альдегида.
Определите формулу альдегида.
Решение. Составляем уравнение реакции:
C
xH2x+1СH2
OH + СuO → CxH
СНO + Cu + H2O.
2x+1
Рассчитываем количество меди:
n(Cu) = m(Cu) / M(Cu);
n(Cu) = 6,4 / 64 = 0,1 моль.
Определяем количество альдегида. Согласно уравнению реакции:
n(CxH
n(C
xH2x+1
СНO) = n(Cu);
2x+1
СНO) = 0,1 моль.
Находим молярную массу альдегида:
M(C
СНO) = m(CxH
xH2x+1
M(C
xH2x+1
СНO) / n(CxH
2x+1
2x+1
СНO) = 4,4 / 0,1= 44 г/моль.
СНO);
Поскольку
M(C
СНО) = xM(C) + (2x+1)M(H) + М(СНО),
xH2x+1
рассчитываем x:
44 = 12x + 2x + 1 + 29; x = 1.
Таким образом, формула альдегида – СН
СНО.
3
15.47. При сгорании 5,8 г альдегида образовалось 6,72 дм
оксида углерода (IV). Определите формулу альдегида.
Решение. Составляем уравнение реакции:
C
СНO + yО2 → (x+1)СО2 + (x+1)H2O.
xH2x+1
Рассчитываем количество оксида углерода:
n(СО
) = V(СО2) / Vm;
2
n(СО2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль.
275
3
(н. у.)
Выражаем количество альдегида:
n(CxH
СНO) = m(CxH
2x+1
n(CxH
2x+1
СНO) / M(CxH
2x+1
СНO) = 5,8 / (14x + 30).
2x+1
СНO);
Согласно уравнению реакции
(x+1) . n(CxH
СНO) = n(СО2).
2x+1
В уравнение подставляем значения количеств альдегида и оксида:
(x + 1) . 5,8 / (14x + 30) = 0,3.
Решаем уравнение: x = 2.
Следовательно, формула альдегида – С
2Н5
CНО.
15.48. При частичном окислении метанола получили смесь
альдегида и спирта. Массовая доля водорода в смеси равна 10 %.
Определите массовую долю альдегида в полученной смеси.
Решение. При окислении метанола образуется формальдегид:
ОН + [O] → CH2O + H2O.
СН
3
Выбираем исходный образец спирта количеством вещества
1 моль. Количество формальдегида в конечной смеси обозначим
x, тогда количество метанола равно (1 – x).
Выражаем массы СН
m(CH
m(CH
О и СН3ОН в смеси:
2
O) = n(CH2O) . M(CH2O);
2
m(CH
OH) = n(CH3OH) . M(CH3OH);
3
m(CH
O) = 30x;
2
OH) = 32(1 – x).
3
Определяем количество водорода в составе альдегида. Из формулы формальдегида СН
n
(Н) = 2n(СН2О); n1(Н) = 2x.
1
О следует, что
2
Выражаем его массу:
m
(H) = n1(H) . M(H); m1(H) = 2x . 1 = 2x.
1
Определяем количество водорода в составе спирта. В соответствии с формулой метанола СН
n
(Н) = 4n(СН3ОH);
2
n
ОH:
3
(Н) = 4(1 – x).
2
Выражаем его массу:
m
(H) = n2(H) . M(H);
2
276
m2(H) = 4(1 – x) .1 = 4(1 – x).
В уравнение
ω(H) =
mm
HH
mm
CH O CH OH
()( )
+
() ()
12
+
23
. 100 %
подставляем известные значения:
241
+−
xx
()
10 =
30 32 1
+−
xx
()
. 100.
Решаем уравнение:
x = n(СН
О) = 0,44 моль.
2
Рассчитываем массу формальдегида:
m(CH
O) = 30 . 0,44 = 13,2 г.
2
Вычисляем массу метанола:
m(СН
ОН) = 32(1 – 0,44) = 17,9 г.
3
Находим массовую долю формальдегида:
CH O
m
()
ω(СН
О) =
2
CH O CH OH+
mm
()( )
23
2
. 100 %;
13,2
ω(СН
О) =
2
13,2 17,9+
. 100 = 42,4 %.
15.49. При частичном окислении этанола получили смесь аль-
дегида и спирта. Массовая доля водорода в смеси равна 10 %. Определите массовую долю альдегида в полученной смеси.
Ответ: 77,3 %.
277
15.3. Карбоновые кислоты
15.50. Назовите следующие карбоновые кислоты:
15.51. Составьте структурные формулы органических кислот:
хлоруксусная кислота; 3-метилбутановая кислота; 2,2,3-трихлорбутановая кислота; 4,5-диметилгексановая кислота.
15.52. Составьте структурные формулы изомерных карбоно-
вых кислот состава С
5Н10О2.
Назовите их и определите их число.
Ответ: 4 изомера.
15.53. Составьте уравнения реакций, с помощью которых мож-
но осуществить следующие химические превращения:
a) CH
b) CH
→ CH
→ CH3OH → H2C= O → HCOOH → HCOOK;
4
COOH → CH3COONa → CH4 → C2H2 →
3
CHO → CH3COOH → CH3COONa;
3
c) уксусная кислота → ацетат натрия → метан → ацетилен →
→ бензол → хлорбензол → фенол → фенолят натрия.
15.54. Установите вещества A, B, C и D:
Составьте уравнения химических реакций.
15.55. В результате горения соединения Х массой 16,4 г об-
разовалось 10,6 г карбоната натрия, 6,72 дм
3
(н. у.) оксида углерода (IV) и 5,4 г воды. Определите химическую формулу
вещества, если известно, что его молекулярная масса равна
82 г/моль.
Ответ: CH
COONa.
3
278
15.56. На нейтрализацию насыщенной одноосновной кислоты
было затрачено 4 г гидроксида натрия. В результате реакции получили 9,6 г соли. Определите формулу кислоты.
Ответ: C
2H5
COOH.
15.57. На нейтрализацию насыщенной одноосновной кислоты
массой 6 г было затрачено 2,24 дм
3
(н. у.) аммиака. Определите
формулу кислоты.
Ответ: CH
СОOН.
3
15.58. Газ, образовавшийся при действии избытка аммиачного
раствора оксида серебра на раствор муравьиной кислоты массой
80 г с массовой долей НСООН 10 %, пропустили через избыток
раствора гидроксида кальция. Определите массу осадка.
Ответ: 17,4 г.
15.59. К раствору уксусной кислоты массой 80 г добавили из-
быток карбоната натрия. В результате реакции выделился газ объемом 4,48 дм
3
(н. у.). Определите массовую долю уксусной кисло-
ты в исходном растворе.
Ответ: 30 %.
15.60. Относительная плотность паров насыщенной одноос-
новной карбоновой кислоты по водороду равна 37. Определите
формулу кислоты.
Ответ: C
2H5
CОOН.
15.61. На нейтрализацию смеси муравьиной и уксусной кислот
затратили 11,2 г гидроксида калия. При взаимодействии такой
же смеси с избытком аммиачного раствора оксида серебра выпал
металлический осадок массой 21,6 г. Определите массу уксусной
кислоты в смеси.
Решение. В данном случае оксид серебра реагирует с образова-
нием осадка только с муравьиной кислотой:
НСООН + Ag
O → H2O + CO2↑ + 2Ag↓.
2
Рассчитываем количество серебра:
n(Ag) = m(Ag) / M(Ag);
n(Ag) = 21.6 / 108 = 0,2 моль.
Определяем количество муравьиной кислоты. Согласно урав-
нению реакции:
n(HCOOH) = 0,5n(Ag);
n(HCOOH) = 0,5
.
0,2 = 0,1 моль.
279
Составляем уравнение нейтрализации муравьиной кислоты:
НСООН + KOH → НСООК + H
O.
2
Определяем количество гидроксида калия, пошедшего на ее
нейтрализацию. Из уравнения реакции следует, что
(КОН) = n(НСООН); n1(КОН) = 0,1 моль.
n
1
Вначале вычисляем массу гидроксида калия, затраченного на
нейтрализацию НСООН:
m
(KOH) = n1(КОН) . М(КОН);
1
m
(KOH) = 0,1 . 56 = 5,6 г.
1
Затем находим массу КОH, затраченного на нейтрализацию
уксусной кислоты:
m
(КОH) = m(KOH) – m1(KOH);
2
m
(КОH) = 11,2 – 5,6 = 5,6 г.
2
Рассчитываем его количество:
(КОН) = m2(КОH) / M(КОН);
n
2
n
(КОН) = 5,6 / 56 = 0,1 моль.
2
Уксусная кислота реагирует с гидроксидом калия по уравнению:
CH3СООН + KOH → CН3СООК + H2O.
Определяем количество уксусной кислоты. Согласно уравне-
нию реакции:
n(СН
СООН) = n2(КОН); n(СН3СООН) = 0,1 моль.
3
Находим ее массу в смеси:
m(CH
COOH) = n(CH3COOH) . M(CH3COOH);
3
m(CH
COOH) = 0,1 . 60 = 6 г.
3
15.62. Какая масса метана образуется при нагревании 6 г ук-
сусной кислоты с избытком гидроксида натрия? Выход метана
равен 85 %.
Ответ: 1,36 г.
15.63. На нейтрализацию смеси этилового спирта и уксус-
ной кислоты затратили раствор гидроксида натрия, содержащий
5 г NaOH. В результате реакции между компонентами такой же
смеси получили 0,1 моль сложного эфира. Определите массовую
долю кислоты в смеси.
280
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]