- •Предисловие
- •Химическое равновесие
- •1.2. Примеры заданий по теме «Скорость химической реакции. Химическое равновесие» и комментарии к их решению
- •Задания для самостоятельной работы по теме «Скорость химической реакции. Химическое равновесие»
- •2. Гидролиз
- •2.1. Общие представления
- •2.2. Примеры заданий по теме «Гидролиз» и комментарии к их решению
- •2.3. Задания для самостоятельной работы по теме «Гидролиз»
- •3. Окислительно-восстановительные реакции
- •3.1. Общие представления
- •Важнейшие окислители и восстановители
- •Окислительно-восстановительная двойственность
- •Типы окислительно-восстановительных реакций
- •Расстановка коэффициентов в овр
- •3.2. Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ
- •3.3. Примеры заданий по теме «Окислительно-восстановительные реакции» и комментарии к их решению
- •3.4. Задания для самостоятельной работы по теме «Окислительно-восстановительные реакции»
- •4. Электролиз
- •4.1. Общие представления
- •Катодные процессы при электролизе растворов солей
- •Анодные процессы при электролизе водных растворов
- •4.2. Примеры заданий по теме «Электролиз» и комментарии к их решению
- •4.3. Задания для самостоятельной работы по теме «Электролиз»
- •5. Генетическая связь между различными классами неорганических веществ
- •5.1. Общие представления
- •5.2. Примеры заданий по теме «Генетическая связь между различными классами неорганических веществ» и комментарии к их решению
- •«Цепочки» превращений»
- •Уравнения четырех возможных реакций между предложенными веществами
- •«Мысленный химический эксперимент»
- •5.3. Задания для самостоятельной работы по теме «Генетическая связь между различными классами неорганических веществ»
- •6. Генетическая связь между различными классами органических веществ
- •6.1. Общие представления
- •6.2. Примеры заданий по теме «Генетическая связь между различными классами органических веществ» и комментарии к их решению
- •6.3. Задания для самостоятельной работы по теме «Генетическая связь между различными классами органических веществ»
- •7. Расчетные задачи высокого уровня сложности
- •7.1. Задания с4
- •7.1.1. Общие представления
- •7.1.2. Примеры заданий c4 и комментарии к их решению
- •7.2. Задания с5
- •7.2.1. Общие представления
- •7.2.2. Примеры заданий c5 и комментарии к их решению
- •7.3. Задания для самостоятельной работы по теме «Расчетные задачи высокого уровня сложности»
- •Список литературы
7.2.2. Примеры заданий c5 и комментарии к их решению
Остановимся подробно на заданиях С5, при решении которых необходимо составить уравнение реакции с участием вещества (неорганического или органического, чаще – органического), формулу которого необходимо установить. Приведем примеры таких заданий и прокомментируем их решение.
1. При взаимодействии предельной одноосновной кислоты и предельного одноатомного спирта, молекулы которых содержат одинаковое число атомов углерода, образовался сложный эфир. Массовая доля кислорода в полученном сложном эфире равна 36,36%. Определите формулы кислоты и спирта.
Как и в случае заданий С4, эту задачу можно решить несколькими способами. каждый из которых будет являться верным, если ученик продемонстрирует логику предложенного им способа решения и в соответствии с ним выполнит вычисления, которые приведут его к правильному ответу. Рассмотрим два способа решения этой задачи.
Способ 1
1) Cоставим уравнение реакции этерификации, учитывая, что молекулы спирта и кислоты содержат одинаковое число атомов углерода:
СnH2n+1COOH + CnH2n+1CH2OH → СnH2n+1COOCH2CnH2n+1
2) Составим выражение для расчета числа атомов углерода в молекуле полученного сложного эфира по массовой доле кислорода:
w(О) = = 0,3636, откуда n = 1
3) Составим формулы кислоты и спирта:
формула кислоты: СН3СООН;
формула спирта: СН3СН2ОН.
Способ 2
1) Составим общую формулу сложных эфиров:
СnH2nO2
2) Запишем выражение для расчета числа атомов углерода в молекуле полученного сложного эфира по массовой доле кислорода:
w(О) = = 0,3636, откуда n = 4
Это значит, что сумма числа атомов углерода в молекулах кислоты и спирта равна 4. Соответственно, в молекулах кислоты и спирта содержится по два атома углерода.
3) Составим формулы кислоты и спирта:
формула кислоты: СН3СООН;
формула спирта: СН3СН2ОН.
2. Для полного растворения 1,00 г оксида металла, проявляющего в соединениях степень окисления +2, потребовалось 18,25 г 10%-ного раствора соляной кислоты. Установите молекулярную формулу оксида.
1) Формула оксида металла, проявляющего степень окисления +2, будет иметь вид: МО.
Составим уравнение реакции взаимодействия этого оксида с соляной кислотой:
МО + 2НСl = MCl2 + H2O
2) Исходя из уравнения, определим количество вещества оксида металла и его молярную массу:
n(МО) = n(HCl) = = 0,25 моль
М(МО) = = 40 г/моль
3) Определим молярную массу металла и на основании ее значения – сам металл:
М(М) = 40 – 16 = 24 г/моль.
Металлом с такой молярной массой является магний.
Таким образом, формула оксида – МgO.
3. Алкин массой 13,6 г может максимально присоединить 8,96 л (н.у.) водорода. Установите молекулярную формулу алкина.
1) Запишем уравнение реакции полного гидрирования алкина, т.е. приводящего к образованию алкана:
СхН2х-2 + 2Н2 → СхН2х+2
Найдем количество вещества вступившего в реакцию водорода:
n(H2) = 0,4 моль
2) Определим количество вещества алкина, выразив его через количество вещества водорода. Согласно уравнению реакции,
n(СхН2х-2) = n(H2) = ∙ 0,4 = 0,2 моль
Найдем молярную массу алкина:
М(СхН2х-2) = 13,6/0,2 = 68 г/моль
3) Определим число атомов углерода в молекуле алкина. Для этого составим алгебраическое выражение для расчета его молярной массы:
М(СхН2х-2) = 14х – 2
14х – 2 = 68,
откуда х = 5
Следовательно, молекулярная формула алкина С5Н8.
4. Одинаковое количество алкена в результате присоединения хлороводорода и бромоводорода образует соответственно 19,35 г хлорпроизводного и 32,7 г бромпроизводного. Установите молекулярную формулу алкена.
1) Составим уравнения реакций взаимодействия алкена с хлороводородом и бромоводородом:
СхН2х + НСl → СхН2х+1Cl
СхН2х + НBr → СхН2х+1Br
2) Согласно условию задачи, в реакции вступило одинаковое количество алкена, значит, количества образующихся хлорпроизводного и бромпроизводного также будут равны. Учитывая это, составим равенство и на его основе – алгебраическое уравнение:
n(СхН2х+1Cl) = n(СхН2х+1Br)
Решая алгебраическое уравнение, получим х = 2
3) Следовательно, формула алкена С2Н4
5. Для полного сгорания алкадиена потребовалось 15,68 л (н.у.) кислорода, в результате чего образовалось 22 г углекислого газа. Установите молекулярную формулу алкадиена.
1) Запишем уравнение реакции сгорания алкадиена:
СхН2х-2 + О2 = хСО2 + (х-1)Н2О
2) Определим количества вещества кислорода и углекислого газа:
n(O2) = 15,68/22,4 = 0,7 моль
n(CO2) = 22/44 = 0,5 моль
В соответствии с уравнением реакции на основании соотношения между количествами вещества кислорода и углекислого газа составим алгебраическое уравнение:
Решая это уравнение, получим х = 5
3) Следовательно, формула алкадиена С5Н8
6. При полном гидролизе 17,6 г сложного эфира образовалось 9,2 г предельной одноосновной карбоновой кислоты и 12 г предельного одноатомного спирта. Установите молекулярную формулу сложного эфира.
1) Составим уравнение реакции гидролиза сложного эфира:
СхH2х+1COOСyH2y+1 + Н2О → СхH2х+1COОН + СyH2y+1ОН
2) На основании закона сохранения массы веществ в химических реакциях определим массу, а затем количество вещества воды, вступившей в реакцию:
m(Н2О) = m(СхH2х+1COОН) + m(СyH2y+1ОН) – m(СхH2х+1COOСyH2y+1)
m(H2O) = 9, 2 + 12 – 17,6 = 3,6 г
n(H2O) = 3,6/18 = 0,2 моль
Из уравнения реакции следует, что
n(СхH2х+1COОН) = n(СyH2y+1ОН) = n(H2O) = 0,2 моль.
3) Определим молярные массы и молекулярные формулы кислоты и спирта, а затем – сложного эфира:
М(СхH2х+1COОН) = 9,2/0,2 = 46 г/моль
14х + 46 = 46, откуда х = 0, следовательно, формула кислоты НСООН
М(СyH2y+1ОН) = 12/0,2 = 60 г/моль
14y + 18 = 60, откуда y= 3, следовательно, формула спирта С3Н7ОН
Значит, формула сложного эфира НСООС3Н7
7. Для полного сгорания предельного вторичного амина массой 11,8 г потребовалось 23,52 л кислорода (н.у.). Определите молекулярную формулу амина.
1) Cоставим уравнение реакции сгорания предельного амина:
СxH2x+3N + О2 → хСО2 + Н2О + N2
2) Вычислим количество вещества кислорода, вступившего в реакцию:
n(O2) = 23,52/22,4 = 1,05 л
Отметим, что округлять полученное значение до целых не следует, т.к. это приведет к неверному решению!
В соответствии с уравнением реакции на основании соотношения между количествами вещества амина и кислорода составим алгебраическое уравнение:
Решая это уравнение, получим х = 3
3) Учитывая, что амин является вторичным, составим его молекулярную формулу: (С2Н5)(СН3)NH
8. Одноосновная моноаминокислота массой 9,00 г при взаимодействии с бромоводородом образует соль массой 18,72 г. Установите формулу аминокислоты.
1) Составим уравнение реакции взаимодействия аминокислоты с бромоводородом:
NH2СхH2хCOOH + НBr → [NH3СхH2хCOOH]Br
2) На основании закона сохранения массы веществ в химических реакциях определим массу, а затем количество вещества бромоводорода, вступившего в реакцию:
m(HBr) = m([NH3СхH2хCOOH]Br) – m(NH2СхH2хCOOH)
m(HBr) = 18,72 – 9,00 = 9,72 г
n(HBr) = 9,72/81 = 0,12 моль
3) Из уравнения реакции следует, что
n((NH2)СхH2хCOOH) = n(НBr) = 0,12 моль
Определим молярную массу аминокислоты, число атомов углерода х в ее молекуле, а затем – формулу аминокислоты:
М(NH2СхH2хCOOH) = 9,00/0,12 = 75 г/моль
М(NH2СхH2хCOOH) = 14х + 61
14х + 61 = 75, откуда х = 1
Следовательно, формула кислоты NH2СH2COOН