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
15.92. Составьте уравнения химических реакций, с помощью
которых можно осуществить следующие превращения:
Крахмал → глюкоза → этанол → углекислый газ → глюкоза →
→ молочная кислота.
15.93. Назовите, фрагменты каких полисахаридов указаны ниже:
15.94. Фрагменты каких производных целлюлозы указаны ниже:
a)
b)
c)
15.95. При сжигании соединения Х массой 0,9 г получили ок-
сид углерода (IV) массой 1,32 г и воду массой 0,54 г. Относительная плотность паров этого соединения по водороду равна 90. Определите формулу вещества.
Ответ: C
6H12O6
.
15.96. Какая масса этанола образуется в результате спиртового
брожения глюкозы массой 360 г? Выход этанола равен 90 %.
Ответ: 166 г.
15.97. Какая масса молочной кислоты образуется в результате
молочнокислого брожения глюкозы массой 90 г? Выход кислоты
равен 80 %.
Ответ: 72 г.
15.98. Какая масса осадка образуется при пропускании газа, по-
лученного при спиртовом брожении глюкозы массой 200 г, через
избыток раствора гидроксида кальция? Выход газа равен 90 %.
Ответ: 200 г.
291
15.99. К глюкозе, полученной из 16,2 г крахмала, добавили из-
быток аммиачного раствора оксида серебра. В результате реакции
получили 20 г металлического осадка. Определите выход глюкозы, если выход во второй реакции равен 100 %.
Ответ: 93 %.
15.100. Какой объем раствора этилового спирта с массовой до-
лей С
козы? Плотность раствора – 0,95 кг/дм
ОН 40 % получается при спиртовом брожении из 3 кг глю-
2Н5
Ответ: 3,23 дм
3
.
3
. Выход этанола – 80 %.
15.101. Какую массу картофеля нужно взять для получения
3
50 дм
раствора этанола с массовой долей С2Н5ОН 40 %? Выход
этанола – 80 %, массовая доля крахмала в картофеле – 20 %, плот-
3
ность раствора – 0,95 кг/дм
.
Решение. Рассчитываем массу раствора:
m(p-pа) = ρ(p-pа)
m(p-pa) = 50
.
V(p-pа);
.
0,95 = 47,5 кг.
Вычисляем массу этанола в растворе:
m(C
OH) = ω(C2H5OH) . m(р-ра) / 100 %;
2H5
m(C
OH) = 40 . 47,5 / 100 = 19 кг.
2H5
Находим массу этанола при 100 %-ном выходе:
m(C
m(C
2H5
2H5
OH)
OH)
= m
теор
= 19 . 100 / 80 = 23,75 кг.
теор
. 100 % / η;
практ
Рассчитываем количество этанола:
n(C
ОН) = m(C2H5ОН) / M(C2H5ОН);
2H5
n(C
ОН) = 23750 / 46 = 516 моль.
2H5
Записываем уравнение реакции спиртового брожения глюкозы:
C6H12О6 → 2C2H5ОН + 2СО2.
Определяем количество глюкозы. Согласно уравнению реакции:
n(C6H12О6) = 0,5n(C2H5ОН); n(C6H12О6) = 0,5 . 516 = 258 моль.
Глюкоза образуется в результате гидролиза крахмала:
(С
6Н10О5)x
+ xH2O → xC6H12О6.
Согласно уравнению реакции:
n(С
6Н10О5
) = n(C6H12О6); n(С6Н10О5) = 258 моль.
292
Вычисляем массу крахмала:
m(крахмала) = n(С
6Н10О5
) . M(С6Н10О5);
m(крахмала) = 162 . 258 = 41800 г = 41,8 кг.
Определяем массу картофеля:
крахмала
m
m(картофеля) =
m(картофеля) =
()
картофеляω
()
41,8 10020⋅
. 100 %;
= 209 кг.
15.102. Какую массу древесины нужно взять для получения
3
40 дм
раствора этанола с массовой долей С2Н5ОН 95 %? Выход
этанола — 80 %, массовая доля целлюлозы в древесине — 50 %,
плотность раствора — 0,8 кг/дм
3
.
Ответ: 134 кг.
15.103. Сколько молекул воды потребуется для гидролиза мо-
лекулы олигосахарида, состоящего из 7 остатков глюкозы?
Ответ: 6 молекул.
15.104. Число остатков глюкозы в молекуле целлюлозы равно
2000. Рассчитайте ее относительную массу.
Ответ: 324018.
15.105. Относительная масса молекулы крахмала равна 206406.
Определите число остатков глюкозы в ее составе.
Ответ: 1274 остатков глюкозы.
293
ГЛАВА 16
АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ
ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
16.1. Амины
16.1. Назовите следующие соединения:
Определите число вторичных аминов.
16.2. Составьте структурные формулы изомерных аминов со-
става С
Ответ: 8 изомерных аминов.
16.3. С помощью каких химических реакций можно осущест-
вить следующие превращения?
a) метан → нитрометан → метиламин → хлорид метиламмония;
b) этан → этин → бензол → нитробензол → анилин → хлоридфе-
ниламмония;
c) метан → ацетилен → Х → нитробензол → Y →
→ 2,4,6-триброманилин.
N. Определите их число и назовите.
4H11
16.4. После сжигания органического соединения Х массой 9 г
образовалось 2,24 дм
3
(н. у.) азота, 8,96 дм3 (н. у.) оксида углерода
(IV) и 12,6 г воды. Определите химическую формулу соединения
Х, если известно, что в составе 1 моль этого соединения содержится 1 моль атомов азота.
Решение. В состав соединения Х входят азот, углерод и водород, так
как они обнаруживаются в составе продуктов его горения. Кислород
также может входить в его состав, но его наличие нужно установить.
Находим количество воды:
n(H
О) = m(H2О) / M(H2О);
2
n(H
О) = 12,6 / 18 = 0,7 моль.
2
Из формулы воды следует, что
n(H) = 2n(H
О); n(H) = 2 . 0,7 = 1,4 моль.
2
294
Рассчитываем массу водорода:
m(H) = n(H)
.
M(H); m(H) = 1,4 . 1 = 1,4 г.
Определяем количество оксида углерода:
n(CO
n(CO
Согласно формуле оксида CO
) = V(CO2) / Vm;
2
) = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль.
2
:
2
n(C) = n(CO
);
2
n(C) = 0,4 моль.
Вычисляем массу углерода:
.
m(C) = n(C)
m(C) = 0,4
M(C);
.
12 = 4,8 г.
Рассчитываем количество молекулярного азота:
n(N
) = V(N2) / Vm;
2
) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль.
n(N
2
Находим количество атомарного азота:
n(N) = 2n(N
n(N) = 2
.
0,1 = 0,2 моль.
);
2
Вычисляем его массу:
m(N) = n(N)
.
M(N); m(N) = 0,2 . 14 = 2,8 г.
Устанавливаем наличие кислорода в составе соединения Х. Для
этого определяем суммарную массу азота, углерода и водорода:
m(N) + m(C) + m(H) = 2,8 + 4,8 + 1,4 = 9 г.
Известно, что масса соединения Х также равна 9 г. Следовательно, в состав Х кислород не входит. Определяем формулу соединения Х. С этой целью находим соотношение количеств углерода, водорода и азота:
n(С) : n(H) : n(N) = 0,4 : 1,4 : 0,2 = 2 : 7 : 1.
Поскольку в состав 1 моль соединения Х входит 1 моль атомов
азота, его формула будет иметь вид:
C
N или С2H5NH2, СH3 – NH – СH3.
2H7
295
16.5. В результате горения неизвестного соединения Х, плот-
ность паров которого по водороду равна 15,5, образовалось 2,24 дм
(н. у.) азота, 4,48 дм
3
оксида углерода (IV) и 9 г воды. Hа горение
было израсходовано 14,4 г кислорода. Определите формулу этого
соединения.
Решение. Рассчитываем молекулярную массу соединения Х.
.
М(Х) = D
M(X) = 15,5
M(H2);
.
2 = 31 г/моль.
Вычисляем количество воды:
n(H
О) = m(H2О) / M(H2О);
2
n(H
О) = 9 / 18 = 0,5 моль.
2
Найдем количество атомарного водорода:
n(H) = 2n(H
n(H) = 2
.
0,5 = 1 моль.
О);
2
Рассчитываем количество оксида углерода:
n(CO
n(CO
) = V(CO2) / Vm;
2
) = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль.
2
Количество углерода в его составе равно:
n(C) = n(CO
); n(C) = 0,2 моль.
2
Найдем количество молекулярного азота:
n(N
) = V(N2) / Vm;
2
n(N
) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль.
2
Количество атомарного азота в два раза больше количества мо-
лекулярного:
n(N) = 2n(N
); n(N) = 2 . 0,1 = 0,2 моль.
2
Определяем наличие кислорода в составе соединения Х. Для
этого находим количество атомарного кислорода в составе продуктов реакции:
n
(О) = n(H2О) + 2n(СО2);
1
n
(О) = 0,5 + 2 . 0,2 = 0,9 моль.
1
Рассчитываем количество молекулярного кислорода, вступившего в реакцию:
n(О
) = V(О2) / Vm;
2
n(О
) = 14,4 / 32 = 0,45 моль.
2
296
3
Тогда количество атомарного кислорода равно:
(О) = 2n(О2);
n
2
(О) = 2 . 0,45 = 0,9 моль.
n
2
Поскольку n
(О) = n2(О), кислород не входит в состав соеди-
1
нения Х.
Определяем формулу соединения Х, для этого находим соотношение:
n(С) : n(H) : n(N) = 0,2 : 1 : 0,2 = 1 : 5 : 1.
Следовательно, простейшая формула соединения будет иметь
вид: CH
N. Молярная масса CH5N равна 31 г/моль, моляная мас-
5
са соединения Х также равна 31 г/моль. Таким образом, формула
соединения Х – СH
N или СH3NH2.
5
16.6. В результате горения 0,4 моль неизвестного вещества Х
образовалось 0,4 моль оксида углерода (IV), 4,48 дм
3
(н. у.) азота и
18 г воды. Hа горение было затрачено 0,9 моль кислорода. Определите формулу соединения Х.
Ответ: CH
3NH2
.
16.7. Массовая доля азота в составе амина равна 0,452. Опреде-
лите формулу амина.
Ответ: СН
N или CH3NH2.
5
16.8. Массовая доля хлора в составе соли, образованной пер-
вичным амином и хлороводородом, равна 0,4356. Определите
формулу амина.
Ответ: C
2H5NH2
16.9. Смесь этана и метиламина объемом 4,48 дм
.
3
(н. у.) сожгли.
Образовавшийся газ пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. При этом образовался осадок массой 30 г. Определите объем (н. у.) метиламина в смеси.
Ответ: 2,24 дм
3
.
16.10. На нейтрализацию водного раствора метиламина затра-
тили 80 г соляной кислоты с массовой долей HCl 10 %. Определите массу метиламина в растворе.
Ответ: 6,8 г.
16.11. Анилин получили из карбида кальция в четыре стадии.
Масса карбида кальция равна 128 г. Потеpи составили 15 %. Определите массу полученного анилина.
Ответ: 52,7 г.
297
16.12. Из бензола массой 15,6 г получили 16 г анилина. Опре-
делите выход анилина.
Ответ: 86 %.
16.13. Какую массу бромной воды с массовой долей брома 4 %
нужно взять для получения 2,4,6-триброманилина из 18,6 г анилина?
Ответ: 2,4 кг.
16.14. Через 20 г раствора анилина в бензоле пропустили избы-
ток хлороводорода. В результате реакции образовалось 6 г хлорида
фениламмония. Определите массовую долю анилина в растворе.
Ответ: 21,5 %.
16.2. Аминокислоты
16.15. Назовите следующие аминокислоты:
16.16. Составьте структурные формулы аминокислот:
2-аминопропановая кислота; γ-аминомасляная кислота; аланин; серин.
16.17. С помощью каких химических реакций можно осущест-
вить следующие химические превращения?
CaC2 → C2H2 → CH3CHO → CH3COOH → CH2ClCOOH →
→ H
NCH2COOH → H2NCH2COONa.
2
16.18. Запишите структурную формулу тетрапептида, образо-
ванного остатками 2-аминоуксусной кислоты. Определите число
аминогрупп в составе тетрапептида.
16.19. Какое количество воды требуется для гидролиза 3 моль
гексапептида? Составьте уравнение химической реакции.
Ответ: 15 моль.
16.20. Какое максимальное число различных дипептидов мо-
жет образоваться в результате реакции, протекающей в растворе,
298
содержащем α-аминоуксусную и α-аминопропановую аминокислоты? Составьте структурные формулы дипептидов.
Ответ: 4 дипептида.
16.21. Массовая доля кислорода в составе сложного эфира, об-
разованного 2-аминопропионовой кислотой, равна 0,2735. Определите формулу эфира.
Ответ: CH
CHNH2–COOC2H5.
3
16.22. Какой объем раствора гидроксида натрия с массовой
долей NaOH 15 % и плотностью 1,16 г/см
3
потребуется для взоимодействия с раствором аминоуксусной кислоты массой 10 г c
массовой долей кислоты 6 %?
Ответ: 1,84 см
3
.
16.23. Какая масса раствора соляной кислоты с массовой долей
HCl 5 % потребуется для взаимодействия с раствором α-аминопро-
пионовой кислоты массой 20 г c массовой долей кислоты 5 %?
Ответ: 8,2 г.
16.24. Какой объем аммиака (н. у.) прореагирует с раствором
хлоруксусной кислоты (массовая доля 10 %) массой 20 г c образованием аминоуксусной кислоты и хлорида аммония?
Ответ: 0,94 дм
3
.
16.25. Какая масса аминоуксусной кислоты будет получена
из карбида кальция в пять стадий? Масса карбида кальция равна
128 г. Потеpи составили 15 %.
Ответ: 127,5 г.
16.26. На реакцию со смесью уксусной и аминоуксусной кис-
лот массой 13,5 г затратили 8 г гидроксида натрия. Определите
массу аминоуксусной кислоты в растворе.
Ответ: 7,5 г.
16.27. Со смесью аминоуксусной кислоты и этиламина массой
12 г прореагировало 7,3 г соляной кислоты. Определите массу
аминоуксусной кислоты в смеси.
Ответ: 7,5 г.
16.28. Со смесью первичного насыщенного амина и α-амино-
кислоты массой 14,8 г прореагировало 0,2 моль хлороводорода.
Количество амина в смеси равно количеству кислоты. Молекулы
кислоты и амина содержат одинаковое число атомов углерода.
Определите массу аминокислоты в смеси.
299
Решение. В состав молекулы α-аминокислоты не может вхо-
дить менее 2-х атомов углерода, следовательно, и в составе молекулы амина должно содержаться 2 или более атомов углерода.
Тогда формулы амина и аминокислоты можно записать так:
С
xН2x+1С2H4NH2
; СxН
СHNH2–COOH.
2x+1
Аминокислота реагирует с хлороводородом по уравнению:
С
xН2x+1
СHNH2–COOH + HCl → СxН
СHNH3Cl–COOH.
2x+1
Амин также реагирует с хлороводородом:
С
xН2x+1С2H4NH2
+ HCl → СxН
2x+1С2H4NH3
Cl.
Определяем количества амина и аминокислоты. Из уравнений
реакций следует, что суммарное количество аминокислоты и амина равно количеству соляной кислоты, прореагировавшей с ними:
n(амина) + n(аминокислоты) = n(НСl);
n(амина) + n(аминокислоты) = 0,2 моль.
Согласно условию количество амина равно количеству аминокислоты:
n(амина) = n(аминокислоты).
Отсюда следует, что
n(амина) = 0,1 моль; n(аминокислоты) = 0,1 моль.
Выражаем массы амина и аминокислоты:
m(СxН
= n(С
2x+1С2H4NH2
xН2x+1
m(С
m(СxН
m(С
) = n(СxН
2x+1С2H4NH2
xН2x+1
2x+1С2H4NH2
) = 0,1 . (14x + 45);
СHNH2–COOH) =
СHNH2–COOH) . M(СxН
СHNH2–COOH) = 0,1(14x + 75).
xН2x+1
) . M(СxН
СHNH2–COOH);
2x+1
2x+1С2H4NH2
);
Известно, что масса смеси 14,8 г:
m(С
xН2x+1С2H4NH2
) + m(СxН
СHNH2–COOH) = 14,8 г.
2x+1
Переписываем уравнение, подставив в него значения масс:
.
0,1
(14x + 45) + 0,1(14x + 75) = 14,8.
Решаем уравнение: x = 1.
Формула аминокислоты: СН
СHNH2–COOН.
3
Определяем массу аминокислоты:
m(СН
СHNH2–COOН) = 0,1 . 89 = 8,9 г.
3
300
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]