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
Решение. Рассчитываем количество гидроксида натрия:
n(NaОН) = m(NaОН) / M(NaОН);
n(NaОН) = 5 / 40 = 0,125 моль.
Составляем уравнение реакции нейтрализации уксусной кис-
лоты:
СООН + NaOH → CН3СООNa + H2O.
CH
3
Определяем количество уксусной кислоты в смеси. Согласно
уравнению реакции:
n(СН
n(СН
СООН) = n(NaОН);
3
СООН) = 0,125 моль.
3
Рассчитываем массy уксусной кислоты:
m(CH
COOH) = n(CH3COOH) . M(CH3COOH);
3
m(CH
COOH) = 0,125 . 60 = 7,5 г.
3
Этиловый спирт и уксусная кислота реагируют по уравнению:
СН
СООН + С2Н5ОН → СН3СООС2Н5 + Н2О.
3
Определяем количества прореагировавших спирта и кислоты.
Из уравнения реакции следует, что
n(С
ОН) = n(эфир);
2Н5
n(С
(СН3СООН) = n(С2Н5ОН);
n
1
(СН3СООН) = 0,1 моль.
n
1
ОН) = 0,1 моль;
2Н5
Таким образом, в реакцию вступило 0,1 моль спирта и 0,1 моль
кислоты. В исходной смеси содержится 0,125 моль кислоты, следовательно, она находилась в избытке. А это значит, этанол прореагировал полностью. Рассчитываем его массу:
m(C
OH) = n(C2H5OH) . M(C2H5OH);
2H5
m(C
OH) = 0,1 . 46 = 4,6 г.
2H5
Находим массовую долю кислоты в смеси:
CH COOH
m
()
7,5
7,5 4,6+
281
3
. 100 = 62 %.
. 100 %;
ω(CH
COOH) =
3
ω(CH
CH COOH C H OH+
mm
()()
325
COOH) =
3
15.64. Какую массу монохлоруксусной кислоты можно полу-
чить из 6,4 г карбида кальция, если выход кислоты равен 80 %?
Ответ: 7,56 г.
15.65. На нейтрализацию смеси двух насыщенных однооснов-
ных карбоновых кислот массой 12 г было затрачено 11,2 г гидроксида калия. При взаимодействии исходной смеси с избытком
аммиачного раствора оксида серебра образовалось 21,6 г металлического осадка. Определите формулы кислот.
Решение. С аммиачным раствором оксида серебра реагирует
только муравьиная кислота. Следовательно, формула первой кислоты НСООН.
Составляем уравнение реакции:
НСООН + Ag
O → CO2↑ + H2O + 2Ag↓.
2
Рассчитываем количество серебра:
n(Ag) = m(Ag) / M(Ag);
n(Ag) = 21,6 / 108 = 0,2 моль.
Определяем количество муравьиной кислоты. Согласно уравнению реакции:
n(НСООН) = 0,5n(Ag);
.
n(НСООН) = 0,5
0,2 = 0,1 моль.
Рассчитываем массу муравьиной кислоты в смеси:
.
m(НСООН) = n(НСООН)
m(НСООН) = 0,1
M(НСООН);
.
46 = 4,6 г.
Находим массу второй кислоты:
m = 12 – 4,6 = 7,4 г.
Составляем уравнение нейтрализации муравьиной кислоты:
НСООН + КOН → НСООК + H
O.
2
Определяем количество гидроксида калия, затраченного на
нейтрализацию муравьиной кислоты. В соответствии с уравнением реакции:
(КОН) = n(НСООН); n1(КОН) = 0,1 моль.
n
1
Рассчитываем его массу:
(КОН) = n1(КОН) . M(КОН);
m
1
(КОН) = 0,1 . 56 = 5,6 г.
m
1
282
Вычисляем массу гидроксида калия, затраченного на нейтрализацию второй кислоты:
m
(KOH) = 11,2 – 5,6 = 5,6 г.
2
Найдем его количество:
(КОН) = m2(КОН) / M(КОН);
n
2
n
(КОН) = 5,6 / 56 = 0,1 моль.
2
Составляем уравнение реакции нейтрализации неизвестной
кислоты:
CxH
СOOH + КОН → CxH
2x+1
СОOК + Н2О.
2x+1
Выражаем количество кислоты:
n(C
СOOH) = m(CxH
xH2x+1
n(C
xH2x+1
СOOH) / M(CxH
2x+1
СOOH) = 7,4 / M(CxH
2x+1
2x+1
CООН).
СOOH);
Согласно уравнению реакции:
n(C
СOOH) = n2(КОН).
xH2x+1
Перепишем уравнение, подставив значения количеств кислоты и гидроксида:
7,4 / M(C
CООН) = 0,1.
xH2x+1
Решаем уравнение:
M(C
CООН) = 74 г/моль.
xH2x+1
С учетом того, что
M(C
СООН) = xM(C) + (2x + 1)M(H) + М(СOOН),
xH2x+1
рассчитываем x:
74 = 12x + 2x + 1 + 45;
x = 2.
Следовательно, формула второй кислоты – С
2Н5
СООН.
15.66. Cмесь, содержащая уксусную кислоту, метиловый спирт
и этаналь, массой 60 г обработали избытком раствора карбоната натрия. В результате реакции выделился газ объемом (н. у.)
3
5,6 дм
. К полученному раствору добавили избыток аммиачного
раствора оксида серебра, выпал осадок серебра массой 108 г. Определите массу метанола в смеси.
Ответ: 8 г.
283
15.67. При частичном окислении ацетальдегида получили смесь
альдегида и кислоты. Массовая доля кислорода в смеси равна 40 %.
Определите массовую долю кислоты в полученной смеси.
Ответ: 21,5 %.
15.68. При сгорании 6 г насыщенной одноосновной карбоно-
вой кислоты образовалось 4,48 дм
3
(н. у.) оксида углерода (IV).
Определите формулу кислоты.
Ответ: CH
COOH.
3
15.69. При полном окислении смеси, состоящей из равных ко-
личеств одноатомного насыщенного спирта и монокарбоновой насыщенной кислоты, образуется углекислого газа в 4 раза больше,
чем при взаимодействии данной смеси с гидрокарбонатом калия.
Определите формулы спирта и кислоты, если известно, что их молекулы содержат одинаковое число атомов углерода.
Решение. С гидрокарбонатом калия будет реагировать только
карбоновая кислота.
С
COOH + KHCO3 → СxH
xH2x+1
COOK + H2O + CO2.
2x+1
Примем, что при взаимодействии кислоты с гидрокарбонатом
калия образовался 1 моль углекислого газа. Тогда согласно уравнению реакции прореагировала кислота количеством 1 моль. Следовательно, в смеси содержалось по 1 моль кислоты и спирта. При
полном окислении смеси, в соответствии с условием, образуется
.
4
1 = 4 моль углекислого газа. Поскольку количества спирта и
кислоты в смеси равны, равны и числа атомов углерода в составе
их молекул, при окислении, как спирта (1 моль), так и кислоты
(1 моль), образуется по 4 / 2 = 2 моль углекислого газа. Из этого
следует, что молекулы кислоты и спирта содержат по 2 атома углерода. Формулы спирта – СН
ОН, кислоты – СН3СООН.
3СН2
15.70. В составе смеси количество насыщенной монокарбоно-
вой кислоты в 2 раза больше количества насыщенного одноатомного спирта. Число атомов углерода в составе спирта в два раза
больше числа атомов углерода в составе кислоты. Объем углекислого газа, образующегося при полном окислении смеси, в два раза
больше объема СО
, образующегося при взаимодействии такого
2
же количества смеси с избытком гидрокарбоната натрия. Определите формулы кислоты и спирта.
Ответ: НСООН, СН
3СН2
ОН.
15.71. На сгорание одноосновной насыщенной карбоновой
кислоты потребовался кислород количеством в два раза большим,
284
чем количество гидроксида натрия, пошедшего на нейтрализацию
такого же образца кислоты. Определите формулу кислоты.
Ответ: СН
СООН.
3
15.72. Массовая доля кислорода в составе смеси муравьиной и
уксусной кислот равна 0,5783. Рассчитайте массовую долю муравьиной кислоты.
Ответ: 27,71 %.
15.4. Сложные эфиры
15.73. Назовите следующие сложные эфиры:
15.74. Составьте структурные формулы следующих сложных
эфиров: метилформиат; этиловый эфир муравьиной кислоты; пропилметаноат; этилацетат; этиловый эфир пропионовой кислоты.
15.75. Составьте уравнения химических реакций с помощью
которых можно осуществить следующие превращения:
Этилацетат → ацетат натрия → метан → бромметан → этан →
→ этин → этаналь → уксусная кислота → этилацетат.
15.76. Какая масса этилацетата образуется при взаимодействии
12 г уксусной кислоты и 10 г этанола? Выход эфира равен 85 %.
Ответ: 15 г.
15.77. Какой объем раствора гидроксида натрия c массовой до-
лей 40 % и плотностью 1,4 г/см
3
необходим для щелочного гидро-
лиза 148 г метилацетата?
Ответ: 143 см
3
.
15.78. Для гидролиза 8,8 г этилового эфира неизвестной на-
сыщенной одноосновной карбоновой кислоты было затрачено
4 г гидроксида натрия. Определите формулу неизвестной кислоты.
Решение. Записываем уравнение реакции:
C
xH2x+1
СOOC2H5 + NaOH → CxH
СОONa + C2H5OH.
2x+1
Рассчитываем количество гидроксида натрия:
n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH);
n(NaOH) = 4 / 40 = 0,1 моль.
285
Выражаем количество эфира:
n(CxH
СOOC2H5) = m(CxH
2x+1
n(CxH
СOOC2H5) = 8,8 / M(CxH
2x+1
СOOC2H5) / M(CxH
2x+1
2x+1
СOOC2H5);
2x+1
CООС2Н5).
Согласно уравнению реакции:
n(C
СOOC2H5) = n(NaOH).
xH2x+1
В последнее уравнение подставляем значения количеств эфира и гидроксида:
8,8 / M(C
CООС2Н5) = 0,1.
xH2x+1
Решаем уравнение:
M(C
CООС2Н5) = 88 г/моль.
xH2x+1
С учетом того, что
M(C
СООС2Н5) = xM(C) + (2x+1)M(H) + М(СOOС2Н5),
xH2x+1
рассчитываем x:
88 = 12x + 2x + 1 + 73;
x = 1.
Таким образом, формула кислоты – СН
СООН.
3
15.79. Массовая доля кислорода в составе сложного эфира,
образованного насыщенным одноатомным спиртом и насыщенной одноосновной карбоновой кислотой, равна 43,2 %. При взаимодействии 4,6 г спирта, входящего в состав эфира, с избытком
3
натрия образуется 1,12 дм
(н. у.) водорода. Определите формулу
кислоты, входящей в состав эфира.
Решение. Рассчитываем количество водорода:
) = m(H2) / M(H2);
n(H
2
n(H
) = 1,12 / 22,4 = 0,05 моль.
2
Спирт с натрием реагирует по уравнению:
2C
OH + 2Na → 2CxH
xH2x+1
ОNa + H2.
2x+1
Выражаем количество спирта:
n(C
Согласно уравнению реакции n(C
OH) = m(CxH
xH2x+1
n(C
xH2x+1
OH) / M(CxH
2x+1
OH) = 4,6 / M(CxH
xH2x+1
OH);
2x+1
ОН).
2x+1
OH) = 2n(H2).
Перепишем уравнение, подставив значения количеств спирта
и водорода:
4,6 / M(C
ОН) = 2 . 0,05.
xH2x+1
286
Решаем уравнение: M(CxH
С учетом того, что
M(C
ОН) = xM(C) + (2x + 1)M(H) + М(OН),
xH2x+1
рассчитываем x:
46 = 12x + 2x + 1 + 17; x = 2.
ОН) = 46 г/моль.
2x+1
Следовательно, формула спирта — С
2Н5
ОН.
Формула эфира в общем виде будет выглядеть так:
yH2y+1
CООС2Н5.
C
Выбираем образец эфира массой 100 г. Вычисляем массу кислорода в составе образца:
.
m(O) = ω(O)
m(O) = 43,2
m(образца) / 100 %;
.
100 / 100 = 43,2 г.
Найдем количество кислорода:
n(О) = m(О) / M(О);
n(О) = 43,2/ 16 = 2,7 моль.
Выражаем количество эфира:
n(CyH
CООС2Н5) = m(CyH
2y+1
n(CyH
CООС2Н5) = 100 / M(CyH
2y+1
CООС2Н5) / M(CyH
2y+1
CООС2Н5).
2y+1
CООС2Н5);
2y+1
Из формулы эфира
yH2y+1
CООС2Н
5
C
следует, что
n(C
CООС2Н5) = 0,5n(О).
yH2y+1
В уравнение подставляем значения количеств эфира и кислорода:
100 / M(CyH
CООС2Н5) = 0,5 . 2.7.
2y+1
Решаем уравнение:
M(C
CООС2Н5) = 74 г/моль.
yH2y+1
С учетом того, что
M(C
CООС2Н5) = yM(C) + (2y +1)M(H) + М(СOOС2Н5),
yH2y+1
рассчитываем y:
74 = 12y + 2y + 1 + 73; y = 0.
Тогда формула кислоты имеет вид: НСООН.
287
15.80. Относительная плотность по водороду паров сложного
эфира, образованного насыщенным одноатомным спиртом и насыщенной одноосновной карбоновой кислотой, равна 37. При взаимодействии 6,4 г спирта, входящего в состав эфира, с избытком
3
натрия образуется 2,24 дм
(н. у.) водорода. Определите формулу
кислоты, входящей в состав эфира.
Ответ: CH
СОOН.
3
15.81. Сложный эфир образован одноатомным насыщенным
спиртом и одноосновной насыщенной карбоновой кислотой (количество атомов углерода в составе спирта равно количеству атомов углерода в составе кислоты). При получении этого эфира из
кислоты и спирта образовалось 36 г воды. При сжигании синте-
3
зированного эфира выделилось 179,2 дм
(н. у.) оксида углерода
(IV). Определите формулу эфира.
Решение. Согласно условию формула эфира имеет вид:
С
xН2x+1
СООС
x+1Н2x+3
.
Составляем уравнение реакции образования эфира:
СxН
СООН + С
2x+1
x+1Н2x+3
ОН → СxН
2x+1
СООС
x+1Н2x+3
+ H2O. (1)
Рассчитываем количество воды:
n(H
О) = m(H2О) / M(H2О);
2
n(H
О) = 36 / 18 = 2 моль.
2
Записываем уравнение реакции горения эфира:
С
xН2x+1
СООС
x+1Н2x+3
+ yO2 → (2x+2)CO2 + (2x+2)H2O. (2)
Вычисляем количество оксида углерода:
n(СО
n(СО
) = V(СО2) / Vm;
2
) = 179,2 / 22,4 = 8 моль.
2
Определяем количество эфира. Согласно уравнению реакции (1):
n(эфира) = n(Н2О) = 2 моль.
Рассчитываем количество оксида углерода, образующегося
при сгорании 1 моль эфира. Для этого составляем пропорцию:
из 2 моль эфира образуется 8 моль СО
из 1 моль
—
y моль СО2.
,
2
y = 8 . 1 / 2 = 4 моль.
Так как количество образующегося оксида углерода равно количеству атомов углерода в составе эфира, 1 моль эфира содержит
288
4 моль атомов углерода. Согласно условию число атомов углерода
в составе кислоты равно числу атомов углерода в составе спирта.
Следовательно, эфир образован уксусной кислотой и этанолом.
Формула эфира – СН
СООС2Н5.
3
15.82. Молекула сложного эфира образована одноатомным
насыщенным спиртом и одноосновной насыщенной карбоновой
кислотой (количество атомов углерода в составе спирта в 2 раза
больше количества атомов углерода в составе кислоты). При получении этого эфира из кислоты и спирта образовалось 9 г воды.
При сжигании синтезированного эфира выделилось 33,6 дм
3
(н.
у.) оксида углерода (IV). Определите формулу эфира.
Ответ: НСООС
2Н5
.
15.83. При нагревании 7,8 г смеси метилового спирта и му-
равьиной кислоты получено 4 г сложного эфира. При сжигании
исходной смеси образуется 4,48 дм
3
(н. у.) оксида углерода (IV).
Определите выход эфира.
Ответ: 67 %.
15.84. При нагревании 10,6 г смеси этилового спирта и уксус-
ной кислоты получено 8 г эфира. При сжигании исходной смеси
образуется 9 г воды. Определите выход эфира.
Ответ: 91 %.
15.85. Какую массу глицерина можно получить из 500 г тристе-
арата? Выход глицерина равен 85 %.
Ответ: 44,2 г.
15.86. Какую массу стеариновой кислоты можно получить из
300 г тристеарата? Выход кислоты равен 85 %.
Ответ: 244 г.
15.87. Какую массу водорода может присоединить 1 моль жира,
в состав которого в равных количествах входят насыщенные жирные кислоты и ненасыщенные жирные кислоты, содержащие одну
двойную связь?
Ответ: 3 г.
15.88. Состав жира выражен формулой С
55Н96О6
. Определите
число двойных связей в его молекуле. Какое количество водорода
может присоединить 2 моль этого жира?
Ответ: 8 двойных связей, 10 моль.
15.89. При взаимодействии этиленгликоля количеством 0,1
моль и щавелевой кислоты образовались вода количеством 0,195
289
моль и полимер, в котором число обоих мономеров одинаково.
Определите среднее число остатков этиленгликоля в полимере.
Решение. Составляем уравнение реакции:
Из уравнения
0,1 / n = 0,195 / (2n – 1)
находим n = 20.
Следовательно, среднее число остатков этиленгликоля в поли-
мере равно 20.
15.90. При взаимодействии этиленгликоля количеством 0,2
моль и щавелевой кислоты образовались вода количеством 0,39
моль и полимер, в котором число остатков этиленгликоля на один
больше, чем щавелевой кислоты. Определите среднее число остатков этиленгликоля в полимере.
Ответ: 40.
15.5. Углеводы
15.91. Назовите следующие углеводы:
290
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]