Какова формула углеводорода, если к 80 мл газообразного углеводорода добавили избыток кислорода (500 мл) и подожгли, после чего объём паров составил 340 мл, а после пропускания через раствор KOH объём уменьшился до 100 мл?

Как осуществить превращения: циклогексан в гексанол, затем в капроновую кислоту и, наконец, в капрон?

Химия 11 класс Углеводороды и их реакции углеводород формула углеводорода кислород объем паров циклогексан гексанол капроновая кислота капрон химические реакции преобразования веществ Новый

Для начала, давайте разберемся с задачей по определению формулы углеводорода. У нас есть следующие данные:

• Объем газообразного углеводорода: 80 мл
• Объем кислорода: 500 мл
• Объем паров после сгорания: 340 мл
• Объем после пропускания через раствор KOH: 100 мл

1. **Определим объем углекислого газа (CO2)**. Объем паров после сгорания (340 мл) содержит углекислый газ и водяные пары. После пропускания через раствор KOH, который поглощает углекислый газ, объем уменьшился до 100 мл. Это означает, что объем CO2 равен:

Объем CO2 = Объем после сгорания - Объем после KOH

Объем CO2 = 340 мл - 100 мл = 240 мл.

2. **Определим объем водяных паров (H2O)**. Объем водяных паров можно найти, вычитая объем CO2 из общего объема паров:

Объем H2O = Объем после сгорания - Объем CO2

Объем H2O = 340 мл - 240 мл = 100 мл.

3. **Теперь найдем количество моль углеводорода**. Для этого используем уравнение реакции сгорания углеводорода (CnHm):

CnHm + (n + m/4) O2 → n CO2 + m/2 H2O

Из уравнения видно, что на 1 моль углеводорода требуется (n + m/4) моль кислорода. У нас есть 500 мл кислорода, что соответствует 22,4 л на моль (при нормальных условиях):

• 500 мл O2 = 0,5 л O2 = 0,5 / 22,4 ≈ 0,0223 моль O2

4. **Теперь составим уравнение для определения n и m**. Из уравнения реакции мы знаем, что:

• n = 240 мл CO2 = 0,240 л CO2 = 0,240 / 22,4 ≈ 0,0107 моль CO2
• m/2 = 100 мл H2O = 0,100 л H2O = 0,100 / 22,4 ≈ 0,0045 моль H2O

Теперь мы можем выразить m:

m = 2 * 0,0045 ≈ 0,009 моль H2O.

5. **Теперь подставим в уравнение**:

• 0,0223 = n + m/4
• 0,0107 = n
• 0,009 = m

6. **Решим систему уравнений**:

0,0223 = n + 0,009/4

0,0223 = n + 0,00225

n = 0,0223 - 0,00225 = 0,02005

Теперь определим соотношение n и m:

n = 0,02005 и m = 0,009.

Это означает, что углеводород имеет формулу CnHm, где n ≈ 4 и m ≈ 10. Таким образом, формула углеводорода — C4H10 (бутан).

Теперь перейдем к превращениям:

1. **Циклогексан в гексанол**:

• Циклогексан (C6H12) подвергается гидрированию (добавление водорода) в присутствии катализатора (например, никеля) для получения гексанола (C6H13OH).

2. **Гексанол в капроновую кислоту**:

• Гексанол окисляется до капроновой кислоты (C6H11COOH) с помощью окислителей, таких как KMnO4 или CrO3 в кислой среде.

3. **Капроновая кислота в капрон**:

• Капроновая кислота подвергается полимеризации для получения капрона (полиамид-6). Это можно сделать с помощью реакции конденсации между капроновой кислотой и гексаметилендиамином.

Таким образом, мы получили все необходимые превращения и определили формулу углеводорода.