Задача 2. "Задача с огоньком"

При сгорании 8,6 г органического соединения А, содержащего функциональные группы у соседних атомов углерода (реакция 1), было получено только 5,4 г воды и углекислый газ. Полученный СО2 собрали и измерили его объем при давлении 168 кПа и температуре 15 °С; объём СО2 составил 5,698 л (универсальную газовую постоянную примите равной 8,31). Относительная плотность паров соединения А по аргону равна 4,3. В результате реакции вещества А с избытком КОН (реакция 2) образуется соединение Б. Органическое вещество В, полученное в ходе спекания Б с твердым КОН (реакция 3) представляет собой циклический углеводород, не содержащий заместителей в цикле. Вещество В дегидрировали (реакция 4), при этом отщепилось 3 молекулы Н2 и образовалось соединение Г с общей формулой СnH2n-6.

1. Определите строение вещества А. Ответ подтвердите расчетами.
2. Установите структурные формулы веществ Б, В и Г.
3. Напишите уравнения реакций 1-4.

Химия 10 класс Органическая химия Химия 10 класс органическое соединение сгорание уравнения реакций структурные формулы относительная плотность газовая постоянная циклический углеводород дегидрирование функциональные группы Новый

Давайте решим эту задачу шаг за шагом, начиная с определения вещества А, используя данные о его сгорании и образовании продуктов.

Шаг 1: Определение количества углекислого газа (CO2) и воды (H2O)

При сгорании органического соединения А образуются углекислый газ и вода. У нас есть данные о массе вещества А и массе воды, а также объеме углекислого газа. Сначала найдем количество молей воды и углекислого газа.

• Молярная масса H2O = 18 г/моль. Количество молей H2O: n(H2O) = 5,4 г / 18 г/моль = 0,3 моль.
• Теперь найдем количество молей углекислого газа. Для этого используем уравнение состояния газа: PV = nRT.
  • P = 168 кПа = 168000 Па
  • V = 5,698 л = 0,005698 м³
  • R = 8,31 Дж/(моль·К)
  • T = 15 °C = 288 K
  n(CO2) = PV / RT = (168000 * 0,005698) / (8,31 * 288) = 0,4 моль.

Шаг 2: Определение количества углерода и водорода в соединении А

Из уравнения сгорания можно записать следующее уравнение:

CxHy + O2 → xCO2 + (y/2)H2O

По уравнению видно, что:

• Каждый моль CO2 содержит 1 моль углерода, значит, 0,4 моль CO2 соответствует 0,4 моль углерода.
• Каждый моль H2O содержит 2 моль водорода, значит, 0,3 моль H2O соответствует 0,6 моль водорода.

Шаг 3: Определение формулы соединения А

Итак, мы имеем:

• x = 0,4 (количество углерода)
• y = 0,6 (количество водорода)

Состав соединения А можно записать как C0,4H0,6. Умножим на 10, чтобы получить целые числа:

Формула: C4H6.

Шаг 4: Определение молекулярной массы соединения А

Относительная плотность паров соединения А по аргону равна 4,3. Плотность аргона = 40 г/моль, значит:

Молекулярная масса соединения А = 4,3 * 40 г/моль = 172 г/моль.

Теперь мы можем найти молекулярную формулу:

Молекулярная формула: C4H6 (молекулярная масса 54 г/моль) не совпадает с 172 г/моль, значит, нужно умножить на 3:

Молекулярная формула: C12H18.

Шаг 5: Структурные формулы веществ Б, В и Г

Теперь, используя формулу C12H18, мы можем предположить, что соединение А - это 1,2-додекан.

После реакции с КОН (реакция 2) образуется соединение Б, которое может быть спиртом, например, 1,2-додеканол.

Спекание Б с твердым КОН (реакция 3) даст циклический углеводород, например, циклододекан.

Дегидрирование (реакция 4) приводит к образованию соединения Г, которое имеет общую формулу CnH2n-6, что соответствует формуле C12H6.

Уравнения реакций:

1. Сгорание: C12H18 + O2 → 12CO2 + 9H2O
2. Реакция с КОН: C12H18 + KOH → C12H17OH + K (спирт)
3. Спекание: C12H17OH + KOH → C12H18 (цикл)
4. Дегидрирование: C12H18 → C12H6 + 3H2

Таким образом, мы определили строение вещества А и все остальные соединения, а также записали уравнения реакций.