ximir: ХИМИЯ (дистанционное обучение)

https://sites.google.com/site/ximir2013/

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1. Составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

С₂Н₄ → Х → Y → С₂Н₅−О−С₂Н₅.

Указать условия протекания реакций. Назвать вещества Х и Y.

Решение. Конечный продукт – диэтиловый эфир – получается из этилового спирта, следовательно, вещество Y – этанол. Перейти от этилена к этанолу можно через промежуточное соединение – галогенопроизводное этана (вещество Х).

При взаимодействии этилена с бромоводородом образуется бромэтан:

C₂H₄ + HBr → C₂H₅Br.

Бромэтан гидролизуется до спирта действием водного раствора NaOH:

C₂H₅Br + NaOH → C₂H₅OH + NaBr.

При нагревании этанола до 140 °С в присутствии серной кислоты в качестве катализатора образуется диэтиловый эфир:

C₂H₅OH С₂Н₅−О−С₂Н₅ + H₂O.

Пример 2. Какая масса пропилата натрия может быть получена при взаимодействии 15 г пропанола-1 с 9,2 г натрия?

Решение. Записываем уравнение реакции между пропанолом-1 и металлическим натрием:

2CH₃−СH₂−СН₂−OH + 2Na → 2CH₃−СH₂−СН₂−ONa + H₂.

Определяем количества вещества пропанола-1 и натрия:

υ (С₃Н₇ОН) = моль;

υ (Na) = моль.

Из уравнения реакции следует, что число моль спирта и натрия должны быть равны, следовательно, натрий взят в избытке.

На основании уравнения реакции записываем:

υ (C₃H₇ONa) = υ(C₃H₇OH); υ (C₃H₇ONa) = 0,25 моль.

Определяем массу пропилата натрия, которую можно получить:

m (C₃H₇ONa) = υ(C₃H₇ONa) ∙ M(C₃H₇ONa);

m (C₃H₇ONa) = 0,25 ∙ 82 = 20,5 г.

Пример 3. Формалин представляет собой 40 %-ный водный раствор формальдегида. Рассчитать массу метанола, которую необходимо окислить для получения 600 г формалина.

Решение. Вычисляем массу формальдегида, который потребуется для приготовления формалина:

m (CH₂O) = 240 г.

Количество вещества требуемого формальдегида равно

υ (CH₂O) = 8 моль.

Составляем уравнение реакции окисления метанола:

CH₃OH + [O] → CH₂O + H₂O.

Из уравнения реакции следует, что υ (CH₃OH) = υ(CH₂O); υ(CH₂O) = 8 моль.

Масса требуемого метанола равна

m (CH₃OH) = υ(CH₃OH) ∙ M (CH₃OH);

m (CH₃OH) = 8 ∙ 32 = 256 г.

Пример 4. Составить уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Метан → X → Y → уксусная кислота.

Назвать вещества X и Y.

Решение. При нагревании метана получают ацетилен – вещество Х:

2СН₄ → С₂Н₂ + 3Н₂.

Гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (II) синтезируют уксусный альдегид – вещество Y:

C₂H₂ + H₂O → CH₃COH.

Окислив уксусный альдегид кислородом воздуха в присутствии катализатора, получают уксусную кислоту:

2СН₃СОН + О₂ → 2СН₃СООН.

Пример 5. В трех пробирках без надписей находятся следующие вещества: этанол, муравьиная кислота, уксусная кислота. Какие химические реакции следует провести, чтобы различить эти вещества?

Решение. Спирт (этанол) можно отличить по действию веществ на индикаторы. Например, кислоты окрашивают синий лакмус в красный цвет, спирт – нет.

Различить муравьиную и уксусную кислоту легко, так как муравьиная кислота проявляет некоторые свойства альдегидов. Например, она вступает в реакцию «серебряного зеркала» (уксусная – нет):

НСООН + Ag₂O → CO₂↑ + 2Ag + H₂O.

Пример 6. Какой объем уксусной эссенции плотностью 1,07 г/мл надо взять для приготовления столового уксуса объмом 200 мл и плотностью 1,007 г/мл? Массовая доля уксусной кислоты в уксусной эссенции равна 80 %, в столовом уксусе – 6 %.

Решение. Определяем массу раствора уксуса, который надо приготовить:

m = V∙ ρ; m = 200 ∙ 1,007 = 201,4 г.

Рассчитаем массу уксусной кислоты, которая содержится в уксусе:

m (CH₃COOH) = m ∙ ω (CH₃COOH) = 201,4 ∙ 0,06 = 12,1 г.

Вычисляем массу уксусной эссенции m′, которая содержит уксусную кислоту массой 12,1 г:

Находим объем уксусной эссенции:

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

С₂Н₄ → С₂Н₅СОН → С₃Н₇ОН → С₃Н₇СООН.

2. Сколько изомерных карбоновых кислот может соответствовать формуле С₅Н₁₀О₂? Написать структурные формулы этих изомеров. (Ответ: 4 изомера).

3. При окислении муравьиной кислоты получили газ, который пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. При этом образовался осадок массой 20 г. Какая масса муравьиной кислоты взята для окисления?

(Ответ: 9,2 г).

4. В четырех пробирках находятся следующие вещества: пропионовая кислота, раствор формальдегида, раствор фенола в бензоле, метанол. При помощи каких химических реакций можно различить эти вещества?

5. Составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

CH₄ → CH₃Cl → CH₃ОH → HCOH → HCOOH → CO₂.

6. Какие массы растворов уксусной кислоты с массовой долей СН₃СООН 90 и 10 % надо взять для получения раствора массой 200 г с массовой долей кислоты 40 %? (Ответ: раствора с массовой долей 90 % − 75 г; 10 % − 125 г).

7. Сколько изомерных карбоновых кислот может соответствовать формуле С₆Н₁₂О₂? Написать структурные формулы этих изомеров. (Ответ: 9 изомеров).

8. Назвать вещества Х и Y и составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) метанол → Х → формиат натрия;

б) уксусный альдегид → Y → ацетат кальция.

9. Какой объем воды надо прибавить к 300 мл 70 %-го раствора уксусной кислоты (ρ = 1,07 г/мл), чтобы получить 30 %-й раствор? (Ответ: 428 мл).

10. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

СаС₂ → С₂Н₂ → СН₃СОН → СН₃СООН.

11. Рассчитать объем оксида углерода (II) (условия нормальные), который потребуется для получения раствора муравьиной кислоты массой 16,1 кг. Массовая доля НСООН в растворе, который требуется получить, равна 40 %.

(Ответ: 3136 л).

12. Написать структурные формулы следующих кислот:

а) 3-метил-2-этилгексановая кислота; б) 4,5-диметилоктановая кислота;

в) 2,2,3,3-тетраметилпентановая кислота.

13. Рассчитать массу бутановой кислоты, которая образуется при окислении бутанола-1 массой 40,7 г. (Ответ: 48,4 г).

14. Какой объем 20 %-го раствора гидроксида калия плотностью 1,2 г/мл потребуется для полной нейтрализации 22,2 г пропионовой кислоты?

(Ответ: 70 мл).

15. Написать уравнение реакции диссоциации бутановой кислоты и реакции получения натриевой соли этой кислоты.

16. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

пропионовая кислота ← этилен → этанол → уксусная кислота.

17. К раствору муравьиной кислоты массой 36,8 г добавили избыток окислителя. Газ, полученный в результате окисления, пропустили через избыток баритовой воды Ba(OH)₂, в результате чего получили осадок массой 39,4 г. Определить массовую долю кислоты в исходном растворе. (Ответ: 25 %).

18. На нейтрализацию 3,7 г одноосновной предельной кислоты израсходовано 100 мл 0,5 М раствора КОН. Написать структурную формулу этой кислоты.

19. На нейтрализацию 30 г смеси раствора уксусной кислоты и фенола израсходовано 100 мл 2 М раствора NaOH, а при действии бромной воды на эту смесь образовалось 33,1 г осадка. Определить массовую долю (%) кислоты и фенола в растворе. (Ответ: 20 % кислоты и 31,3 % фенола).

20. Определить массовую долю хлоруксусной кислоты, полученной при пропускании хлора в 75 %-й раствор уксусной кислоты.

(Ответ: 82,5 %).