Сегодня у нас урок химии 117 — Задачи упражнения по углеводородам с решениями. Как изучить? Полезные советы и рекомендации повторите уроки химии 29-33, где даны сведения по углеводородам.

При обнаружении неточностей, или если появятся неясные моменты, просьба написать в комментариях. Отвечу на все вопросы.

1. В каком соотношении следует взять газообразные пропан и бутен, чтобы газ, который можно получить термическим разложением первого до простых веществ, при определенных условиях полностью прореагировал со вторым?

1) 1:1;             2) 1:2;             3) 1:3;               4) 1:4.

Решение:

Напишем уравнения протекающих реакций — разложения пропана до простых веществ и гидрирование выделяющимся водородом бутена:

C3H8 = 3С + 4H2 — из 1 объема пропан получается 4 объема H2;

C4H8 + H2 = C4H10 – 1 объем H2 реагирует с 1объемом C4H8. Следовательно, с 4 объемами H2 прореагируют 4 объема C4H8.

Таким образом, пропан и бутен надо взять в объемном соотношении 1:4.

Ответ: 4.

2. Сколько предельных углеводородов получается при действии металлического калия на смесь этилхлорида и изопропилбромида.

1) 2;             2) 3;                3) 4;                 4) 5.

Решение:

По реакции Вюрца возможно образование следующих предельных углеводородов:

1) C2H5Cl + 2K + ClC2H5 = 2KCl + C4H10 – нормальный бутан;

2) CH3СН(Br)CH3 + 2K + CH3СН(Br)CH3 = 2KBr + CH3СН(CH3)CH(CH3)CH3 -2,3-диметилбутан;

3) C2H5Cl + 2K + CH3СН(Br)CH3 = KCl + KBr + CH3СН(CH3)CH2CH3 – 2-метилбутан.

Ответ: 3.

3. Сколько граммов вещества образуется при взаимодействии стирола массой 26 г с избытком бромной воды, если выход продукта составляет 95% от теоретически возможного:

1) 26,4;  2) 78,6;  3) 103,5;   4) 62,7.

Решение:

Протекает реакция присоединения галогена по двойной связи боковой цепи с образованием 1,2-дибромэтилбензола:

C6H5СН=CH2 + Br2 = C6H5СН(Br)CH2Br

М(C6H5СН=CH2) = 104 г/моль;

М(C6H5СН(Br)CH2Br) = 264 г/моль;

n(C6H5СН(Br)CH2Br) = n(C6H5СН=CH2) = m/M = 26 г/104 г/моль = 0,25 моль -при 100%-м выходе. Так как практический выход продукта составляет 95% от теоретического, то реальный выход равен: 0,25*0,95 = 0,2375 моль.

Тогда m(C6H5СН(Br)CH2Br) = 0,2375*264 = 62,7 г.
Ответ: 4.

4. Какую степень полимеризации имеет хлоропреновый каучук с молекулярной массой 354000 а.е.м. :

1) 4000;    2) 3400;        3) 2700;       4) 1800.

Решение:

Хлоропреновый каучук имеет формулу: (С4Н5Cl)n.

Молекулярная масса повторяющегося элементарного звена равна:

М(С4Н5Cl) = 88,5 а.е.м.;

М(С4Н5Cl)n =  354000 а.е.м.;

n = 354000/88,5 = 4000.

Ответ: 1.

5. Какое количество разных алкенов может образоваться при крекинге 2-метилбутана, если его расщепление происходит по всем углерод-углеродным связям, и при этом, образуются только алканы и алкены:

1) 3;             2) 4;                3) 5;                    4) 2.

Решение:

В зависимости от условий проведения реакций, крекинг 2-метилбутана может протекать по четырем направлениям:

1) CH3СН(CH3)CH2CH3 = CH2С(CH3)CH3 + CH4 – 2-метилпропен и метан;

2) CH3СН(CH3)CH2CH3 = C3H6 + C2H6  — пропен и этан;

3) CH3СН(CH3)CH2CH3 = C2H4 + C3H8 – этен и пропан

4) CH3СН(CH3)CH2CH3 = C4H8 + CH4 – бутен и метан

Как видно, образуются 4 алкена:

Этен, пропен, 2-метилпропен и бутен.

 Ответ: 2.

6. К 2 л (н.у.) смеси пропана и пропина добавили 4 л водорода. Полученную смесь пропустили над платиновым катализатором. Во сколько раз объем пропина превышал объем пропана в исходной смеси, если объем газов после реакции уменьшился до 2,8 л?

1) 2;   2) 3;   3) 4;   4) 5.

Решение:

В реакцию присоединения с водородом вступит пропин:

C3H4 + 2H2 = C3H8.

Можно заметить, что реакция сопровождается уменьшением объема смеси на 2.

После дообавления 4 л водорода, исходная смесь газов, имеет объем 6 л.

После реакции, стало 2,8 л, значит уменьшение объема составляет: 6 – 2,8 = 3,2 л.

Оттуда, можно составить пропоцию:

1 л C3H4 уменьшает V(смеси) на 2 л

Х л C3H4 уменьшает V(смеси) на 3,2 л.

Х = 3,2*1/2 = 1,6 л C3H4.

Тогда, в исходной смеси было:

2 – 1,6 = 0,4 л C3H8.

V(C3H4)/ (C3H8) = 1,6/0,4 = 4.

Ответ: 3.

7. К 6 л смеси этена и этана прибавили 4 л водорода и всю смесь пропустили над платиновым катализатором, после чего объем газовой смеси составил 8 л. Сколько литров этана в исходной смеси, если все объемы измерены при одинаковых условиях.

1) 5;   2) 3;    3) 2:     4) 4.

Решение:

В реакцию присоединения с водородом вступит этен:

C2H4 + H2 = C2H6.

Можно заметить, что реакция сопровождается уменьшением объема смеси на 1.

После дообавления 4 л водорода, исходная смесь газов, имеет объем 10 л.

После реакции, стало 8 л, значит уменьшение объема составляет: 10 – 8 = 2 л.

Оттуда, можно составить пропоцию:

1 л C2H4 уменьшает V(смеси) на 1 л

Х л C2H4 уменьшает V(смеси) на 2 л.

Х = 2*1/1 = 2 л C2H4.

Тогда, в исходной смеси было:

6 – 2 = 4 л C2H6.

Ответ: 4.

8. Какую массу синтетического каучука (т) можно получить по способу Лебедева из 20 т 94 %-го спирта, если выход дивинила составляет 85 %, а на стадии его полимеризации 95 % от теоретически возможного? Ответ округлите с точностью до сотых.

1) 8,91; 2) 9,38; 3) 11,03; 4) 12,54.

Решение:

2C2H5OH = С4H6 + 2H2 O + H2

Найдем массу чистого спирта:

1) 20 т составляет 100 %

Х т составляет 94 %

94*20/100 = 18,8 т.

М(C2H5OH) = 46 г/моль;

М(С4H6) = 54 г/моль;

Из 18,8 т спирта, при 100 %-ом выходе получится дивинила:

18,8*54/92 = 11,034782 т.

Практический выход дивинила будет:

11,034782*85/100 = 9,37956 т.

Реакция полимеризации дивинила с образованием синтетического каучука:

nCH2=CH-CH= CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n

М(CH2=CH-CH=CH2) = М(-CH2-CH=CH-CH2-) = 54 г/моль.

Практический выход синтетического каучука (95 %) будет:

9,37956*95/100 = 8,91 т.

Ответ: 1.

9. Какие названия соответствуют соединениям А, В, С в схеме:

           Pd           HNO3

дихлоргексан-1,6    →    А   →     В    →    С

300oC           H2SO4

1) гексен – 1, гексадиен – 1,5, нитрогексен;

2) циклогексан, бензол, нитробензол;

3) 1,5 – гексадиен, циклогексан, бензол;

4) гексен – 1, гексан, нитрогексан.

Решение:

Образуется циклогексан:

Cl(CH2)Cl + 2K = 2KCl + C6H12A

Циклогексан дегидрируется в бензол:

C6H12 = 3Н2 + C6H6В

3) В бензоле замещается атом водорода и образуется нитробензол:

C6H6 + HNO3 = H2 O + C6H5NO2С

Ответ: 2.

10. Газообразный углеводород, являющийся алканом, в закрытом сосуде подвергли пиролизу на углерод и водород. Было обнаружено, что при этом, давление в сосуде при неизменной температуре увеличилось в 4 раза. Какой это алкан:

1) С2Н6;  2) СН4;  3) С3Н8;  4) С4Н10.

Решение:

Из приведенных алканов, при неизменных температуре и объеме, с увеличением давления в 4 раза, разложится пропан:

С3Н8 = 3С + 4Н2

Общая формула предельных углеводородов: СnH2n+2.

Для проверки, можно составить уравнение: 2n + 2 = 8; 2n = 6; n = 3. Алкан — С3Н8.

Ответ: 3.

11. При сильном нагревании газообразного алкена в закрытом сосуде, он полностью разложился на углерод и водород. При этом, давление в сосуде при неизменной температуре повысилось в 5 раз. Какой это углеводород:

1) С4Н8; 2) С3Н6; 3) С2Н4; 4) С5Н10.

Решение:

Из приведенных алкенов, при неизменных температуре и объеме, с увеличением давления в 5 раз, разложится пентен:

С5Н10 = 5С + 5Н2

Общая формула предельных углеводородов: СnH2n.

Для проверки, можно составить уравнение: 2n = 10; n = 5. Алкен — С5Н10.

Ответ: 4.

12. 2 г циклопентана сожгли в избытке кислорода и полученный оксид углерода (IV) пропустили через избыток раствора гидроксида бария, в результате чего выпал осадок массой 15,76 г. Какова массовая доля негорючих примесей в циклопентане, если массовая доля выхода продуктов горения равна 80 % от теоретически возможного.

Решение:

Реакция оксида углерода (IV) с гидроксидом бария:

CO2     +     Вa(OH)2 = ВaCO3↓   +   H2O

1моль                          1моль

М(CO2) = 44 г/моль;        М(ВaCO3) = 197 г/моль;

Из условия задачи следует, что раз выход CO2 составляет 80 %, то и выход ВaCO3 будет 80 % от теоретически возможного. Тогда, при 100 %-м выходе, масса ВaCO3 была бы равна:

m(ВaCO3) = 15,76*100/80 = 19,7 г;

n(ВaCO3) = 19,7/197 = 0,1 моль;

По уравнению реакции, n(CO2) = n(ВaCO3) = 0,1 моль.

Уравнение реакции горения циклопентана:

С5H10 + 7,5O2 = 5CO2 + 5H2O

Из стехиометрии реакции следует, что:

n(С5H10) = n(CO2)/5 = 0,1/5 = 0,02 моль;

М(С5H10) = 70 г/моль;

m(С5H10) = 70*0,02 = 1,4 г.

Негорючих примесей, в циклопентане было, 2 – 1,4 = 0,6 г.

Это составляет:

w(примесей) = 0,6*100/2 = 30 %.

Ответ: 30%.

13. Относительная плотность паров органического вещества по аргону равна 2,5. При сжигании 20 г этого соединения получены углекислый газ, занимающий объем при нормальных условиях 31,36 л, и вода массой 28,8 г. Определите это органическое вещество.

Решение:

Предположим, что органическое вещество имеет формулу СxHyOz.

n(СО2) = 31,36/22,4 = 1,4 моль;

n(С) = n(СО2) = 1,4 моль;

М(С) = 12 г/моль;

m(С) = 1,4*12 = 16,8 г;

М(Н2О) = 18 г/моль;

n(Н2О) = 28,8/18 = 1,6 моль;

n(Н) = 2n(Н2О) = 1,6*2 = 3,2 моль;

m(Н) = 3,2*1 = 3,2 г;

Найдем сумму масс атомов в «С» и «Н» в органическом веществе:

m(С) + m(Н) = 16,8 + 3,2 = 20 г;

Значит, органическое вещество не содержит атомов кислорода.

Найдем атомное соотношение компонентов вещества.

С:Н = 16,8/12:3,2/1 = 1,4:3,2 = 1:1,2857.

Простейшая формула органического вещества – СH2,2857.

Чтобы найти истинную формулу, найдем молекулярную массу вещества и рассчитаем коэффициент, на который надо умножить индексы.

ДAr = M(вещества)/MAr;

M(вещества) = ДAr* MAr = 2,5*40 = 100;

Коэффициент k будет:

K = 100/1*12 + 1*2,2857 = 7.

Истинная формула органического соединения – С7Н16. Это гептан, молекулярнуя масса 100.

Ответ: С7Н16

14. К смеси бутадиена-1,3 и аргона массой 15 г добавили избыток кислорода и подожгли. Для поглощения полученной газовой смеси потребовалось 400 мл 3 молярного раствора гидроксида натрия (образовалась средняя соль). Найдите массовую долю аргона в исходной смеси, если доля выхода продуктов горения составляет 80 % от теоретически возможного.

Решение:

Горению подвергается бутадиен, аргон, как инертный газ, гореть не будет:

1) С4H6 + 5,5O2 = 4CO2 + 3H2O

Оксид углерода (IV) поглощается гидроксидом натрия:

2) CO2     +     2NaOH = Na2CO3   +   2H2O

Найдем количество вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию, а по нему – количество вещества оксида углерода (IV).

n(NaOH) = 400*3/1000 = 1,2 моль.

Из стехиометрии реакции (2) следует, что:

n(CO2) = n(NaOH)/2 = 1,2/2 = 0,6 моль.

По условию задачи, доля выхода продуктов горения составляет 80 % от теоретически возможного, значит, при 100 %-м выходе (расчет надо вести на 100 %-й выход), количество вещества CO2, было бы:

n(CO2) = 0,6*100/80 = 0,75 моль.

В таком случае, из стехиометрии реакции (1) следует, что:

n(С4H6) = n(CO2)/4 = 0,75/4 = 0,1875 моль;

М(С4H6) = 54 г/моль;

m(С4H6) = 54*0, 1875 = 10,125 г.

Тогда, масса аргона и его массовая доля в исходной смеси будут равны:

m(Ar) = 15 – 10,125 = 4,875 г;

w(Ar) = 4,875*100/15 = 32,5 %.

Ответ: 32,5%.

15. При сжигании 21,6 г некоторого органического соединения, получили 35,84 л углекислого газа и 21,6 г воды. Выведите формулу органического соединения, если известно, что 27 г его, при нормальных условиях занимают объем 11,2 л.

Решение:

Предположим, что органическое вещество имеет формулу СxHyOz.

n(СО2) = 35,84/22,4 = 1,6 моль;

n(С) = n(СО2) = 1,6 моль;

М(С) = 12 г/моль;

m(С) = 1,6*12 = 19,2 г;

М(Н2О) = 18 г/моль;

n(Н2О) = 21,6/18 = 1,2 моль;

n(Н) = 2n(Н2О) = 1,2*2 = 2,4 моль;

m(Н) = 2,4*1 = 2,4 г;

Найдем сумму масс атомов в «С» и «Н» в органическом веществе:

m(С) + m(Н) = 19,2 + 2,4 = 21,6 г;

Значит, органическое соединение не содержит атомов кислорода.

Найдем атомное соотношение компонентов вещества.

С:Н = 19,2/12:2,4/1 = 1,6:2,4 = 1:1,5.

Простейшая формула органического вещества – СH1,5.

Чтобы найти истинную формулу, найдем молекулярную массу вещества и рассчитаем коэффициент, на который надо умножить индексы.

Учитывая, что 1 моль газа при н.у. занимает объем 22,4 л, молекулярная масса органического соединения будет равна:

М = 27*22,4/11,2 = 54 г/моль.

K = 54/1*12 + 1*1,5 = 4.

Истинная формула органического соединения – С4Н6.

Ответ: С4Н6.

16. 20 г бензола, содержащего 22 % примесей, обработали раствором бромной воды массой 150 г с массовой долей брома 25 % и получили 23,55 г бромбензола. Найдите выход вещества бромбензола.

Решение:

Уравнение протекающей реакции:

C6H6 + Br2 = C6H5Br + HBr

Найдем массы «чистых» бензола и брома, избыток-недостаток, чтобы по недостатку вести расчеты.

m(чистого C6H6) = m(бензола)*w(C6H6) = 20*0,78 = 15,6 г

M(C6H6) = 78 г/моль;

n(C6H6) = m(C6H6)/M(C6H6) = 15,6/78 = 0,2 моль;

m(Br2) = m(p-pa)*w(Br2) = 150*0,25 =  37,5 г;

M(Br2) = 160 г/моль;

n(Br2) = 37,5/160 = 0,234 моль;

Из стехиометрии реакции видно, что бром в избытке, бензол в недостатке, поэтому, расчет ведем по бензолу.

Из уравнениия видно, что:

n(C6H6) = n(C6H5Br) = 0,2 моль;

M(C6H5Br) = 157 г/моль;

m(C6H5Br) = n(C6H5Br)*M(C6H5Br) = 0,2*157 = 31,4 г — это теоретическая масса.

Практический выход = m(практич.)*100/m(теоретич.) = 23,55*100/31,4 = 75%.

Ответ: 75%.

17. При нагревании 44,3 г смеси, состоящей из пропионата натрия и избытка гидроксида натрия, выделился газ, который прореагировал при освещении с хлором. В результате образовалось 17,82 мл дихлорэтана (плотность -1,25 г/мл), с выходом 75 %. Какова массовая доля гидроксида натрия в исходной смеси? (Ответ округлите до целых).

Решение:

CH3CH2COONa + NaOH = CH3CH3 + Na2CO3
C2H6 + 2Cl2 = C2H4 Cl2 + 2НCl

Сначала найдем массу дихлорэтана:

m(C2H4 Cl2 практич.) = 17,82*1,25 = 22,275 г;

По условию задачи, выход дихлорэтана составляет 75 % от теоретически возможного, значит, при 100 %-м выходе его масса была бы равна:

m(C2H4 Cl2 теоретич.) = 22,275/0,75 = 29,7 г.

Это составляет:

M(C2H4 Cl2) = 99 г/моль;

n(C2H4 Cl2) = 29,7/99 = 0,3 моль;

Далее, из уравнения реакции видно, что:

n(C2H6) = n(CH3CH2COONa) = n(C2H4 Cl2) = 0,3 моль.

Тогда, найдем массу пропионата натрия в смеси:

M(CH3CH2COONa) = 96 г/моль;

m(CH3CH2COONa) = 96*0,3 = 28,8 г.

Тогда, масса и массовая доля гидроксида натрия будут:

44,3 – 28,8 = 15,5 г;

15,5*100/44,3 = 35%

Ответ: 35%.

18. Чтобы нейтрализовать хлороводород, образовавшийся при хлорировании 1,68 л газообразного предельного углеводорода (при н.у.) потребовалось 112 г 15 % раствора гидроксида калия. Количество атомов водорода, заместившихся хлором в углеводороде равна:

Решение:

Найдем массу и количество вещества гидроксида калия:

M(КОН) = 56 г/моль;

m(КОН) = 112*100/15 = 16,8 г;

n(КОН) = 16,8 /56 = 0,3 моль;

Уравнение реакции нейтрализации:

КОН + HCl = КСl + H2O

Видно, что

n(HCl) = n(КОН) = 0,3 моль.

Найдем количество вещества предельного углеводорода:

n(CxHy) = 1,68/22,4 = 0,15 моль.

Мольное соотношение углеводорода и хлора равно:

n(CxHy): n(Cl2) = 0,15:0,3 = 1:2.

В таком случае, заместились 2 атома водорода.

Ответ: 2.

19. При сжигании 4,48 л (н.у.) неизвестного органического газа в избытке кислорода, получены 7,48 г углекислого газа, и 3,06 г воды. Реакция горения прошла с выходом 85% продуктов от теоретически возможного. Определите молекулярную формулу исходного газа, если его плотность по гелию 7,5. Ответ дайте по международной номенклатуре.

Решение:

Сначала вычислим теоретические массы продуктов горения:

m(СО2 теорет.) = 7,48/0,85 = 8,8 г;

m(Н2О теорет.) = 3,06 /0,85 = 3,6 г;

Найдем количества веществ СО2, Н2О, а также углерода и водорода в них:

М(СО2) = 44 г/моль;

n(СО2) = 8,8/44 = 0,2 моль;

n(С) = n(СО2) = 0,2 моль;

М(С) = 12 г/моль;

m(С) = 0,2*12 = 2,4 г;

М(Н2О) = 18 г/моль;

n(Н2О) = 3,6/18 = 0,2 моль;

n(Н) = 2n(Н2О) = 0,2 *2 = 0,4 моль;

m(Н) = 0,4*1 = 0,4 г;

Предположим, что органический газ имеет формулу СxHyOz.

По плотности по гелию, найдем его молекулярную массу:

ДНе = M(газа)/MНе;

M(газа) = ДНе*MНе = 7,5*4 = 30 г/моль;

Количества вещества и масса сожженного газа будет:

n(СxHyOz) = 4,48*30/22,4 = 6 г.

Сумма масс углерода и водорода в неизвестном органическом газе равна:

m(С) + m(Н) = 2,4 + 0,4 = 2,8

Найдем массу кислорода в газе:

6 – 2,8 = 3,2 г.

Найдем атомное соотношение компонентов газа.

С:Н:О = 2,4/12:0,4/1:3,2/16 = 0,2:0,4:0,2 = 1:2:1.

Простейшая формула органического газа – СH2О.

Она совпадает с истинной, так-как молекулярная масса газа – 30 г/моль. Это метаналь.

Ответ: метаналь.

20. При хлорировании на свету 23,2 г неизвестного предельного углеводорода было получено дихлорпроизводное. При пропускании продуктов хлорировании через избыток раствора нитрата серебра и получили 114,8 г осадка. Найдите формулу предельного углеводорода.

Решение:

Уравнения протекающих реакций:

1) CnH2n+2 + 2Cl2 = CnH2nCl2 + 2HCl

2) HCl +AgNO3 = H NO3 + AgCl↓

Молярные массы и количества веществ, участвующих в реакции следующие:
M(AgCl) = 143,5 г/моль;

n(AgCl) = 114,8/143,5 = 0,8 моль;

Из уравнений 1) и 2) видно, что:

n(AgCl) = n(НCl) = 0,8 моль;

n(CnH2n+2) = n(НCl)/2 = 0,8/2 = 0,4 моль;

Тогда, молярная масса предельного углеводорода будет:

M(CnH2n+2) = 23,2/0,4 = 58 г/моль;

Найдем n:

12n + 2n + 2 = 58;

14n = 56;

n = 4.

Предельный углеводород – C4H10.
Ответ: C4H10.

21. 2,16 г карбида алюминия обработали избытком воды. Полученный газ сожгли в избытке кислорода. Продукты сгорания полностью поглотили раствором объемом 10,66 мл с массовой долей NaOH 20% (ρ = 1,22 г/мл). Определите массовые доли веществ в растворе.

Решение:

Уранения протекающих реакций:

1) Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4
Полученный газ – метан, он сгорает с образованием воды и углекислого газа:
2) СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О;
При поглощении углекислого газа раствором щелочи, сначала образуется гидрокарбонат натрия:
3) NaOH + СО2 = NaHСО3;

Затем, избыток NaOH реагирует с эквивалентным количеством NaHСО3, с образованим средней соли – карбоната натрия:

4) NaOH + NaHСО3 = Na2СО3 + Н2О
Вычислим количество вещества карбида алюминия:
M(Al4C3) = 144 г/моль;

n(Al4C3) = 2,16/144 = 0,015 моль;
Из уравнений реакций 1) и 2) можно написать:
n(СН4) = 3n(Al4C3) = 3*0,015 = 0,045 моль;
n(СО2) = n(СН4) = 0,045 моль;

M(СО2) = 44 г/моль;

m(СО2) = 44*0,045 = 1,98 г;

‎n(Н2О) = 2n(СН4) = 2*0,045 = 0,09 моль;

M(Н2О) = 18 г/моль;

m(Н2О) = 18*0,09 = 1,62 г.

Теперь вычислим массу исходного раствора гидроксида натрия, массу «чистого» NaOH, и количество его молей:

m1(раствора) = 10,66*1,22 = 13 г;
‎m(NaOH) = 13*20/100 = 2,6 г;

M(NaOH) = 40 г/моль;

n(NaOH) = 2,6/40 = 0,065 моль;

Новая масса раствора, после поглощения образующихся в реакции 2) воды и углекислого газа будет:

m2(раствора) = 13 + 1,62 + 1,98 = 16,6 г.

Из этих расчетов, и стехиометрии реакций, можно заключить, что в реакции 3), с 0,045 моль СО2 прореагирует 0,045 моль NaOH из имеющися 0,065 моль. При этом, образуется, 0,045 моль NaHСО3 в реакции 3), и остается: 0,065 — 0,045 = 0,02 моль NaOH.

Далее, избыток NaOH — 0,02 моль реагирует с 0,02 молями NaHСО3 в реакции 4). Таким образом, образуется 0,02 моль Na2СО3, и в растворе остается: 0,045 – 0,02 = 0,025 моль NaHСО3.

Теперь, найдем массы Na2СО3, NaHСО3 и их массовые доли в растворе:

M(Na2СО3) = 106 г/моль;

m(Na2СО3) = 106*0,02 = 2,12 г.

w(Na2СО3) = 2,12*100/16,6 = 12,77 %

M(NaНСО3) = 84 г/моль;

m(NaНСО3) = 84*0,025 = 2,1 г.

w(NaНСО3) = 2,1*100/16,6 = 12,65 %

Ответ: Na2CO3 – 12,77 %; NaHCO3 –12,65 %.

22. Для полного сгорания 44,8 л смеси метана и этана потребовалось 700 л воздуха (объемное содержание кислорода в воздухе – 20 %). Объемная и массовая доля этана в смеси составляет:

Решение:

Реакции горения метана и этана:

х            у1

СН4     + 2О2 = СО2 + 2Н2О                   (1)

1 л        2 л

 

(44,8 – х)  у2

С2Н6   + 3,5О2 = 2СО2 + 3Н2О              (2)

1 л         3,5 л

Найдем объем кислорода, израсходованный в реакциях (1) и (2)

V(О2) = 700*20/100 = 140 л.

Если обозначим объем СН4 в смеси газов через «х л», то объем С2Н6 будет (44,8 – х). объемы кислорода, взаимодействующий с ними, обозначим соответственно у1 и у2:

Учитывая стехиомерии реакциий (1) и (2), можно составить уравнения:

у1 = 2х/1 = 2х

у2 = 3,5(44,8 – х)/1 = 3,5(44,8 – х);

С другой стороны,

у1 + у2 = 140;

Решаем уравнение:

2х + 3,5(44,8 – х) = 140

х = 11,2 л – это метан. V(С2Н6) = 44,8 – 11,2 = 33,6 л;

Объемная доля этана в смеси будет:

φ(С2Н6) = 33,6*100/44,8 = 75 %;

Чтобы найти массовую долю, надо найти массы газов.

Вспомним, что молярный объем газов при нормальных условиях составляет 22,4 л.

М(СН4) = 16 г/моль;

m(СН4) = 11,2*16/22,4 = 8 г;

М(С2Н6) = 30 г/моль;

m(С2Н6) = 33,6*30/22,4 = 45 г;

m(смеси газов) = 8 + 45 = 53 г;

w(С2Н6) = 45*100/53 = 84,9 %.

Ответ: 75 % и 84,9 %.

23. При гидрировании 2,8 г симметричного этиленового углеводорода в присутствии катализатора, образовалось 0,0375 моль вещества (реакция прошла с выходом 75 % от теретического). Назовите этиленовый углеводород.

Решение:

При гидрировании этиленового углеводорода (алкена) в присутствии катализатора образуется предельный углеводород:

СnH2n + H2 = СnH2n+2

Видно, что:

n(СnH2n) = n(Н2) = n(СnH2n+2);

Сначала вычислим теоретическое количество продукта реакции:

n(алкана теоретич.) = 0,0375/0,75 = 0,05 моль;

Тогда, молекулярная масса алкена будет равна:

М(СnH2n) = 2,8/0,05 = 56 г/моль;

Теперь, найдем индекс n в формуле алкена:

12n + 2n = 56; 14n = 56; n = 4.

Формула алкена: С4H8.

Так-как по условию задачи, это симметричный углеводород, то название будет: бутен-2.

Ответ: бутен-2.

24. При пропускании смеси этилена и предельного углеводорода массой 2,88 г через склянку с бромной водой, масса склянки увеличилась на 1,12 г. Если такую же смесь углеводородов сжечь в избытке кислорода, а продукты сгорания пропустить через раствор гидроксида кальция, образуется 20 г белого осадка. Выведите формулу алкана.

Решение:

При пропускании смеси этилена и предельного углеводорода через склянку с бромной водой, с бромом будет реагировать этилен:

С2H4 + Br2 = С2H4Br2                    (1)

Масса склянки увеличилась на 1,12 г за счет поглощенного этилена, его количество равно:

М(С2H4) = 28 г/моль;

n(С2H4) = 1,12/28 = 0,04 моль.

m(С2H4) = 0,04*28 = 1,12 г.

Реакции горения этилена:

С2H4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О              (2)

Из реакции (2) видно, что:

n(СО2) = 2n(С2H4) = 2*0,04 = 0,08 моль.

При горении углеводородов образуется углекислый газ, который, при пропускании через раствор гидроксида карбоната кальция, дает карбонат:

СО2 + Са(ОН)2 = Н2О + СаСО3↓        (3)

Найдем количество вещества карбоната кальция, а по нему – общее количество вещества СО2, образовавшееся при горении обоих углеводородов:

М(СаСО3) = 100 г/моль;

n(СаСО3) = 20/100 = 0,2 моль.

Из реакции (3) видно, что:

n(СО2) = n(СаСО3) = 0,2 моль.

М(СО2) = 44 г/моль;

m(СО2 общая) = 0,2*44 = 8,8 г.

При горении предельного углеводорода, образовалось:

n(СО2) = 0,2 – 0,08 = 0,12 моль.

m(СО2) = 0,12*44 = 5,28 г.

Масса предельного углеводорода равна:

m(пред. УВ) = 2,88 – 1,12 = 1,76 г.

Реакция горения предельного углеводорода:

1,76 г                              5,28 г

СnН2n+2   + (3n+1)/2О2 = nСО2 + (n+1)Н2О     (4)

n(пред. УВ)                  0,12 моль

Из этой пропорциональной зависимости получаем, что,

количество вещества предельного углеводорода равна:

n(пред. УВ) = 1,76*0,12/5,28 = 0,04 моль.

Тогда, молекулярная масса предельного углеводорода будет:

М(пред. УВ) = 1,76/0,04 = 44  г/моль.

Находим формулу предельного углеводорода:

12n + 2n +2 = 44;

14n = 42;

n = 3.

Формула предельного углеводорода:

С3Н8.

Ответ: С3Н8.

25. Вычислить, какая масса 1,2-дибромпроизводного углеводорода вступило в реакцию с избытком спиртового раствора гидроксида натрия, если в результате выделяется газ с плотностью по кислороду 1,25, который при пропускании через 1л 0,4 М р-ра бромной воды уменьшает её концентрацию до 0,1 моль/л.

Решение:

1,2-дибромпроизводное предельного углеводорода реагирует со спиртовым раствором щелочи с образованием алкина:

спирт

Н2С(Br)-СН(Br)-СnH2n + 2NaOH = НС≡С-СnH2n + 2NaBr + 2Н2О (1)

По плотности по кислороду найдем молекулярную массу алкина:

М(О2) = 32 г/моль;

ДО2 = (М алкина)/32 = 1,25;

(М алкина) = 32*1,25 = 40 г/моль;

Зная молекулярную массу алкина, по общей формуле алкинов – СnH2n-2, определим, что это за алкин:

12n + 2n – 2 = 40;

14n = 42; n = 3.

Алкин – это пропин.

Образовавшийся пропин присоединяет 2 моля брома:

НС≡С-СH3 + 2Br2 = (Br2)СН-С(Br2)-СH3 (2)

Из условия задачи следует, что концентрация брома уменьшилась на 0,3 моля. Из уравнения реакции (2) следует, что эти 0,3 моля брома прореагировали с 0,15 молями пропина:

n(пропина) = 0,3*1/2 = 0,15 моль;

Из уравнения реакции (1) следует, что:

n(дибромпроизводного) = n(алкина) = 0,15 моль;

Найдем его массу:

М(Н2С(Br)-СН(Br)-СH3) = 202 г/моль;

m(Н2С(Br)-СН(Br)-СH3) = 202*0,15 = 30,3 г

Ответ: 30,3.

Это у нас был урок химии 117 – Задачи и упражнения по углеводородам с решениями.

Share this post for your friends:

Friend me:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.