ChemNet
 

Сорокин В.В., Загорский В.В., Свитанько И.В.Задачи химических олимпиад.

Определение формулы неизвестного вещества с использованием количественных данных


Ответы на задачи по теме:(задачи с 11-35)

Решения

Задача 12

12. Мr (В) = 29 times.gif (49 bytes) 2,2 = 64. Это соответствует относительной молекулярной массе оксида серы (IV), который способен выделяться при нагревании раствора сернистой кислоты. Значит, вещество А, реагирующее с хлором и кислородом, - сера. Вещество Б - хлорид серы; им могут быть SCl2, S2Cl2 , SCl4. Уравнения реакций галогенидов серы с водой:

2SCl2 + 3H2O = H2SO4 + 4HCl + S; (1)
2S2Cl2 + 3Н2О = H2SO4 + 4НСl + 3S; (2)
SCl4 + 3H2O = H2SO3 + 4HCl. (3)

Для нахождения формулы хлорида серы следует учесть, что при взаимодействии его с водой выделяется 3/4 исходной навески серы. Этому условию удовлетворяет хлорид S2Cl2 (см. уравнение (2)).

Из уравнения (2) следует, что только 1/4 часть серы, прореагировавшей с хлором, дает при взаимодействии с водой SO2. Таким образом, А - сера, Б - S2Cl2, В - SO2.

Задача 13

13. Общее число молей газов равно 1,792/22,4 =  0,08 (моль). Для определения Q1 произведем алгебраическое сложение уравнений образования СО и СО2 из простых веществ таким образом, чтобы получилось уравнение

CO + l/2O2 = CO2 + Q1

Находим Q1 = 393,5 - l10,5 = 283 (кДж/моль). Аналогично для реакции
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q2 получим Q2 = 393,5 + 241,8times.gif (49 bytes)2-74,8 = 802,3 (кДж/моль). Если число молей метана обозначить через х, а число молей оксида углерода (II) через у, то при их сгорании выделяется соответственно 802,3x и 283,0y   кДж теплоты. Общее количество выделившейся теплоты равно 802,3x + 283,0y = 13,683 кДж. Так как добавленный водород горит, в исходной смеси содержится избыток кислорода. Из уравнения
2 + О2 = 2Н2О + 483,б кДж следует, что избыток кислорода в исходной смеси составляет 9,672/483,6 = 0,02 (моль). Тогда 13,683 кДж соответствуют 0,08-0,02 = 0,06 моль такой смеси, в которой число молей газов при горении метана (СН4+2О2) составит 3x моль, а при горении оксида углерода (II) (СО +  1/2О2) - l,5y моль. Получаем систему уравнений:

Решая эту систему, находим х = 0,01; y = 0,02. Таким образом, в смеси содержалось 0,01 моль СН4, или 0,224 л; 0,02 моль СО, или 0,448 л, а кислород находим по разности 1,792-0,224-0,448 =1,12 (л).

Задача 14
14. Осадок с известковой водой может образовать оксид серы (IV), выделяющийся при взаимодействии концентрированной серной кислоты с малоактивными металлами и неметаллами:

Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3darrow.gif (62 bytes)+ H2O.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с активными металлами может выделяться сероводород, но сульфид кальция растворим в воде.

nu.lc.gif (53 bytes)(CaSO3) = 5,1/120 = 0,0425 моль.
Для одновалентного металла уравнение реакции
2А+2H2SO4 = A2SO4 + SO2uarrow.gif (63 bytes) + 2Н2О.

Из этого уравнения находим молярную массу металла: 0,18/(0,0425times.gif (49 bytes)2) = 2,12 г/моль металла А. Для 2-, 3-, 4-валентных металлов получаются соответственно 4,24, 6,36, 8,48 г/моль.

Металлов с такой молярной массой нет. Значит, вещество А - неметалл. Продуктом его окисления концентрированной серной кислотой является газ, взаимодействующий с известковой водой с образованием осадка. Веществом А может быть сера или углерод.

Д л я с е р ы: S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O;
nu.lc.gif (53 bytes)(S) = 0,18/32 = 0,056 моль;
nu.lc.gif (53 bytes)(SO2) = 0,056times.gif (49 bytes)3 = 0,0168 моль;
m(CaSO3) = 0,0168times.gif (49 bytes)120 = 2,04 г, что меньше 5,1 г.
Д л я у г л е р о д а: C + 2H2SO4 = 2SO2 + CO2   + 2Н2O;
nu.lc.gif (53 bytes) (CaCO3) = nu.lc.gif (53 bytes)(C)   = 0,18/12 = 0,015 моль;
m (СаСО3) = 0,015times.gif (49 bytes)100 = 1,5 г;
nu.lc.gif (53 bytes)(CaSO3) = nu.lc.gif (53 bytes)(SO2) = 0,03 моль;
m(CaSO3) = 0,03times.gif (49 bytes)120 = 3,6 г.

Общая масса осадка равна 1,5 + 3,6 = 5,1 г, что соответствует условию задачи. Таким образом, вещество А - углерод.

Задача 15

15. Превращения, приведенные в условии задачи, могут быть схематизированы следующим образом:

Так как исходное вещество А при разложении дает газ и твердое вещество, реагирующее с водой, наиболее вероятно, исходя из общей схемы превращений, что это соль, образующая при нагревании два оксида: твердый основной оксид (Б) и газообразный кислотный оксид (В).

Поскольку вещество Б растворяется в воде, то соль может быть образована щелочным или щелочноземельным металлом, так как оксиды других металлов в воде нерастворимы.

Находим молярную массу металла:  m(Н2O) = 0,96 - 0,6 = 0,36 г; nu.lc.gif (53 bytes) (H2O) = 0,02 моль.
М2О + Н2О = 2МОН; (1)
МО + Н2О = М(ОН)2 (2)

а. Для щелочного металла (уравнение 1):
nu.lc.gif (53 bytes) (M2O) = 0,02 моль; М(М2О) = 0,6/0,02 = 30 г/моль;
М(М) = (30-16)/2 = 7 г/моль. М - литий, значит, Б - Li2O.

б. Для щелочноземельного металла (уравнение 2):
nu.lc.gif (53 bytes) (МО) =  0,02 моль; М(МО) = 30 г/моль; M(М)  = 30-16=14 г/моль.
Металла с такой молярной массой нет. Таким образом, А - карбонат или сульфит лития, и его количество - 0,02 моль. При его разложении образуется 0,02 моль Li2O и 0,02 моль СО2 или SO2.

Вещество Д может быть растворимым гидроксидом, карбонатом или сульфитом. При его взаимодействии с оксидом углерода(IV) или оксидом серы (IV) может образоваться одно из веществ: М2СО3, M2SO3, МСО3, МНСО3, MHSO3. С учетом числа молей образующегося вещества (0,02 моль или 0,04 моль) и его массы (6,52 г) можно рассчитать молярную массу металла: 2МОН + СО2 = М2СО3 + Н2О;
М(М2СО3) = 6,52/0,02 = 326 г/моль; М(М) = (326-60) /2 = 133 г/моль. Металл - цезий. Аналогичные расчеты для других веществ дают значения молярных масс металла (г/моль): M2SO3 : M(M) = 123; МСО3 : М(М) = 266; MSO3: M(M) = 246; МНСО3 : M(M) = 102; MHSO3 : M(M) = 82. Металлов с такими молярными массами нет.Следовательно, А - Li2CO3, Б - Li2O, В - СО2, Г - LiOH, Д - CsOH, E - Cs2CO3.

Уравнения реакций:
Li2CO3 equilibrium.gif (63 bytes) Li2O + CO2;
Li2O + H2O equilibrium.gif (63 bytes) 2LiOH;
2CsOH + CO2 rarrow.gif (63 bytes) Cs2CO3 + H2O;
Cs2CO3 + 2LiOH rarrow.gif (63 bytes)  Li2CO3 darrow.gif (62 bytes)+ 2CsOH.

Задача 16

16. М - исходный металл, относительная молекулярная масса - Мr.
Уравнения реакций:
М (NO3)2 + Na2CO3 rarrow.gif (63 bytes) MCO3 darrow.gif (62 bytes) + 2NaNO3;
M(NO3)2 + Na2SO2  rarrow.gif (63 bytes) MSO4 darrow.gif (62 bytes) + 2NaNO3.

Относительная молекулярная масса МСО3: Мr + 60 соответствует 2,37 г. Относительная молекулярная масса MSO4 : Мr + 96 соответствует 2,80 г. Отсюда Мr = 137 (барий). При умеренном нагреве
Ba(NO3)2Ba(NO2)2 + O2.

Задача 17

17. X + H2 = H2O + N2, отсюда X = N2O. Один из возможных методов получения:   NH4NO3N2O + 2Н2О.

Задача 18

18. Масса осадка не превышает массу одного из реагентов, следовательно, в осадок выпало одно вещество: хлорид или сульфид. Для всех металлов, хлориды которых нерастворимы, сульфиды тоже нерастворимы. В то же время не существует растворимый сульфид, соответствующий нерастворимому хлориду, поэтому в осадок выпал сульфид двухвалентного металла, входившего раньше в состав хлорида. Обозначим относительную молекулярную массу этого металла через Мr, тогда

MCl2 rarrow.gif (63 bytes) MSdarrow.gif (62 bytes)
2 ,70 г- 1,92 г,
г + 71)- (Мг + 32).

Отсюда (Мг + 32) times.gif (49 bytes)2,70 = (Мг+ 71)times.gif (49 bytes)1,92; Мг = 64 (медь). Количество хлорида меди 2,70/135 = 0,02 моль равно количеству неизвестной соли сероводородной кислоты, молярная масса этой соли М = 1,02/0,02 = 51 г/моль; это NH4HS:   2NH4HS + CuCl2 = CuSdarrow.gif (62 bytes)+ 2NH4Cl + H2S uarrow.gif (63 bytes).

Задача 19

19. Относительная молекулярная масса газа Мг= 29times.gif (49 bytes) (1 - 0,034) = 28. Такую величину Мг (округленное значение) имеют три газа: азот, но он не горит; этилен, он образует воду при горении С2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О.поэтому не удовлетворяет условию, и оксид углерода (II), удовлетворяющий условию задачи  2СО + О2 = 2СO2,
CO2 + NaOH = NaHCO3.

Количество оксида углерода (II): nu.lc.gif (53 bytes) = 5,6/22,4 = 0,25 (моль); оно равно согласно уравнению второй реакции количеству гидроксида натрия. Искомый объем раствора щелочи равен

Задача 20

20. Об одном из элементов известно, что его содержание в хлориде равно 39,3%. Пусть формула этого хлорида МСln, Ar - относительная атомная масса элемента, тогда  Ar /(35,5n + Ar ) = 0,393, или  Ar = 23n. При n = 1,  Ar = 23 (натрий), при больших п решений нет. Масса натрия в исходном соединении (10,8-42,6)/100 = 4,6 г, что соответствует 0,2 моль.
Неизвестное вещество содержало водород, о чем свидетельствует образование НХ. Масса водорода в

исходном соединении равна

Масса третьего элемента в исходном соединении 10,8-4,6-0,8 = 5,4 г. 0,2 моль натрия, входящего в состав исходного вещества, при обработке исходного соединения хлором переходит в 0,2 моль хлорида натрия. При этом образуется хлорид третьего элемента массой 38,4 -11,7 = 26,7 г и в этих 26,7 г хлорида содержится 5,4 г неизвестного элемента. Пусть формула хлорида неизвестного элемента МС1П, атомная масса неизвестного элемента Аг, тогда

 или Аr = 9n.

При n =3 Аr = 27 (алюминий), при других п решений нет. Количество алюминия в исходном соединении 5,4/27 = 0,2 моль. Соотношение количества элементов в исходном соединении равно
nu.lc.gif (53 bytes) (Na): nu.lc.gif (53 bytes) (H): nu.lc.gif (53 bytes) (Al) = 0,2:0,8:0,2 = l :4 :1. Формула соединения NaAlH4.

Задача 21

21. При внесении алюминия в раствор соли ртути происходит реакция

2Аl + 3Hgx (NO3)2 = 2Аl(NО3)3 + 3xHg.

Алюминий заведомо взят в избытке (для х = 1 или 2). Если считать, что нерастворимые вещества - алюминий и ртуть, то при реакции с 0,05 моль Hgx(NO3)2 прореагируют 2/3times.gif (49 bytes)0,05 моль алюминия (0,9 г). Следовательно, останется 3,55 - 0,9 = 2,65 г А1, а выделится 17,65 - 2,65 = 15 г, или 0,075 моль ртути. Таким образом, из 0,05 моль соли образовалось 0,075 моль ртути, откуда х =1,5. Но это противоречит условию, так как соль индивидуальна и х - целочисленно, т. е. х=1 или 2. Однако ртуть выделяется на поверхности алюминия и растворяет его, образуя амальгаму алюминия, которая реагирует с водой: 2А1 + 6Н2О = 2А1 (ОН)3 + 3H2uarrow.gif (63 bytes)
2,65 г алюминия, оставшегося в "избытке, после окончания реакции замещения, дают -Image5.gif (321 bytes)Аl (ОН)3. Тогда в нерастворимой смеси содержится 7,65 г А1(ОН)3 и 17,65-7,65=10 г, т. е. 0,05 моль ртути, откуда х=1. Формула соли Hg(NO3)2.

Задача 22
22. Газ, образовавшийся в результате реакции с гидроксидом калия, очевидно, аммиак. Поэтому один из продуктов взаимодействия металла с азотной кислотой - нитрат аммония:

8М+ 10nHNO3 = 8M (NO3) n + nNH4NO3 + 3nH2O, (1)
nNH4NO3 + nKOH = nNH3 + nH2O + nKNO3, (2)

где п - валентность металла (степень окисления металла в Мn+1). Таким образом, из уравнений (1) .и (2) следует стехиометрическая схема

rarrow.gif (63 bytes) n3
8АГ---- 22,4п,
13 ----- 1,12,

n = 1, Ar = 32,5 - нет; n = 2, Ar = 65 - цинк; n = 3, Ar = 97,5 - нет; n = 4, Ar = 130 - нет. Растворяемый металл - цинк.

Задача 23

23. Предположим, что газ содержит минимальное количество водорода - один атом на молекулу. Тогда в 2 л газа водорода будет

При его сгорании получится

0,089 г л; x г
Н2 + 1/202 = Н20,
М 2г/моль 18 г/моль

Таким образом, вся полученная при сгорании вода должна образоваться из газа. Но при сгорании полиэтилена тоже должна выделиться вода, следовательно, газ не содержит водорода (в молекуле газа не может быть меньше одного атома водорода). Вся вода получена из полиэтилена; находим его массу:

г у  л 0,804 г
2Н4)n + 3nО2 = 2nСО2 + 2nH2O,
28n г/моль 67,2n л/моль, 36n г/моль

Image6.gif (587 bytes)

Но пакет с газом на воздухе весил 0,536 г, следовательно, в пакете находился газ легче воздуха.Определяем молекулярную массу газа в пакете. Выталкивающая сила, действующая на пакет объемом 2 л, равна

m1- m2 = 0,625-0,536 = 0,089 (г).

В пересчете на 1 моль газов получимг/моль). При средней молярной массе воздуха 2& получаем молярную массу неизвестного газа: 29-1  = 28 г/моль. Такую молярную массу имеют азот, оксид углерода(II), этилен. Так как газ не может содержать водород и должен гореть, то, возможно, это СО.

На сгорание полиэтилена истрачено кислорода

При этом получен 1 л СО2. Тогда в случае азота давление после сжигания должно составить

мм рт.ст. Если же в  пакете был оксид углерода (II), на его сгорание израсходуется кислород: 2СО + О2 = 2СО2. Из 2 л газа получится 2 л СО2 и будет затрачен 1 л О2, тогда давление составит Image565.gif (566 bytes) мм рт. ст. Следовательно, в пакете находился горючий газ СО.

Задача 24
24. Приводим объем газа к нормальным условиям:

Объем газа соответствует 0,05 моль вещества. Тогда на 1 моль газа из вещества А образуется 4/0,05 = 80 г твердого растворимого продукта. Поглощение веществом А одного моля того же газа дает 168 г вещества Г. Разность 168-80 = 88 г соответствует двум молям газа В. Вода входит в состав продукта Б. Тогда 1 моль газа В - 44 г, это СО2. Вещество А - средняя соль угольной кислоты, так как может поглотить СО2 в мольном отношении 1:1. Один моль средней соли соответствует 2 моль щелочи, или 80 г, это NaOH.
Все вещества установлены: А - Nа2СО3, Б - NaOH, В - СО2, Г - NaHCO3.

Запишем уравнения реакций:

Na 2CO3 + Н2О (изб -2NaOH + CO2;
Na2CO3 + СО2 + Н2O = 2NaHCO3;
2NaHCO3 N2СO3 + СO2uarrow.gif (63 bytes) + Н20.

Обратимость двух последних реакций известна, первую же реакцию мы привыкли записывать в обратном порядке. Но надо помнить про условия - избыток паров воды при прокаливании. В этом случае СО2 непрерывно удаляется из зоны реакции и процесс доходит до конца.

Задача 25

25. Приводим объем газов к нормальным условиям:

Объем газообразных продуктов соответствует 0,05 моль. Один из продуктов реакции - хлорид. Этим хлоридом является твердый устойчивый к нагреванию продукт - соль Б, из раствора которой сульфат серебра осаждает хлорид серебра, растворимый в аммиаке:

Ag+ + Сl- = AgCl darrow.gif (62 bytes) ,
AgCl + 2NH3 = [Ag (NH3)2]+ Сl-

Часть осадка в аммиаке нерастворима. Следовательно, эта часть - соль, образованная сульфат-анионом из Ag2SO4. На основании условия задачи предполагаем, что 11,65 г осадка, нерастворимого в азотной кислоте, - это сульфат, образованный катионом соли Б. Полагая также, что катион одновалентный, имеем

где Э - неизвестный элемент; Аr - его относительная масса. При п=1, где п - валентность, Аr= 68,5, а при п=2 Аг=137, что соответствует барию.

Проверим это предположение, считая, что 0,05 моль газообразных продуктов - пары H2SO4, (SO3 + H2O). М = 11,65/0,05 = 233 г/моль. Эта величина соответствует молярной массе BaSO4.
Продукты прокаливания теперь известны, остается лишь записать уравнение реакции:

BaSO4  + 2HCl (изб.)BaCl2 + SO3 + Н2О.

Высокая температура и избыток хлороводорода способствуют и в этом случае протеканию до конца реакции, обратной осаждению сульфата бария. Для прокаливания было взято 11,65 г BaSO4 

Задача 26
26. Пусть СxНy - формула неизвестного углеводорода. Тогда величина относительной молекулярной массы может быть выражена для дихлорида СxНyСl2: Mr(1) = l2x+y+7l; для тетрахлорида СxНyСl4: Mr(2) = 12x+y+142. По условию Мr(1):/Mr (2) = 0.637. т. е.

times.gif (49 bytes)0,637 + y times.gif (49 bytes)0,637 + 142times.gif (49 bytes)0,637;
12 times.gif (49 bytes) 0,363 + 0,363y = 142 times.gif (49 bytes)0,637 - 71;

Получено неопределенное уравнение, где х и у целочисленны, причем 2<у<2х+2. Единственное решение, удовлетворяющее этому условию, х = 4, у=6, следовательно, МrХНУ) = 48 + 6 = 54, т. е формула углеводорода С4Н6.

Формуле СnН2n-2 соответствуют ациклические углеводороды с одной тройной или двумя двойными связями, циклические углеводороды с одной двойной связью, а также бициклический углеводород.

Они все будут давать ди- и тетрахлориды.

Задача 27

27. 1 способ: CnH2n-2 + 2С12 rarrow.gif (63 bytes) СnН2n-2С14 1 = 21 г);
CnH2n-2 + 2Вr2  rarrow.gif (63 bytes)  CnH2n-2Вr4 (m2 = 38,8 г).

Разница в массе delta.uc.gif (844 bytes)m =m2-m1= 38,8-21 = 17,8 г. К 1 моль CnH2n-2 присоединяется 2 моль Сl2 (142 г) или 2 моль Вr2 (320 г). Разница в массе составляет 320-142 = 178 г. Поскольку по условию задачи delta.uc.gif (844 bytes)m = 17,8 г, то и в реакцию вступило 14,2 г Сl2 и 32 г Вr2. Масса CnH2n-2 равна 21-14,2 = 6,8 г, или 38,8-32 = 6,8 г Таким образом, 1 моль CnH2n-2  имеет массу 68 г, откуда  12n + 2n-2 = 68, n=5.
Формула углеводорода С5Н8

II способ. Относительные молекулярные массы:

CnH2n-2С14 : 14n- 2 + 142 = 14n + 140;
CnH2n-2Вr4: 14n- 2 + 320 = 14n + 318. 

Относительные молекулярные массы тетрахлорида и тетрабромида относятся как массы полученных продуктов:

отсюда n = 5. Примеры некоторых изомеров:

Задача 28

28. Относительная молекулярная масса углеводорода может быть рассчитана на основании величины плотности: М(RBr) = 29times.gif (49 bytes)5,207 = 151.

Это определенно монобромпроизводное, так как М (RBr2) > 160; отсюда М (RBr) = 12х + у + 80 => x = 5, у= 1 (С5Н12). Из условия (только один продукт бромирования) следует, что это 2,2-диметилпропан:

Задача 29

29. Горючий газ Б - водород H2, Г - бензойая кислота С6Н5СООН. Значит, жидкость А содержит

Так как газ при реакции с KMnO4 ,   не выделяется,   то R = CH3 (толуол):

6Н5СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 =  5С6Н5СООН + 3K2SO4 + 9MnSO4 + 14Н2О;

Жидкость А содержала

толуола.

2HX + 2Na  =  2NaX + H2uarrow.gif (63 bytes)

2 моль вещества НХ выделяют 22,4 л Н2, а 1 г этого вещества, находящегося в смеси с толуолом, выделяет 0,622 л Н2. Отсюда М(НХ) = 18 г/моль, вещество НХ - Н2О. Исходное вещество (жидкость А) - неоднородная смесь толуола (80%) и воды (20%), которая при перегонке не разделяется (азеотроп).

2О + 2Na = 2NaOH + Н2uarrow.gif (63 bytes) ;
H2 + 2Na = 2NaH;
NaH + H20 = NaOH + H2;
CeH5COOH + 2NaOH= Na2CO3 + C6H6 + H2O.

Задача 30

30. Пусть Ar(M) - относительная атомная масса металла, а Аr(Х) - галогена в исходном галогениде MX. Сначала в растворе было (36,5times.gif (49 bytes)50/100) = 17,8 (г) MX, при добавлении AgNO  MX+AgNO3= AgXdarrow.gif (62 bytes) + MNO3

прореагировало omega.lc.gif (56 bytes) times.gif (49 bytes)100% соли и выпало 17,8omega.lc.gif (56 bytes) (108+  Аr(Х))/(Аr(M)-Аr(Х)) г AgX. В растворе осталось 17,8(1-omega.lc.gif (56 bytes)) г MX. Масса раствора: 50+10-17,8omega.lc.gif (56 bytes) (108+Аr(Х))/(Аr(М)+Аr(Х)) г. Отсюда содержание MX в растворе после добавления AgNO3:'

Решая и преобразовывая уравнение, получаем Аr(M) + 0,7Аr(Х) = 32, где Аr(M) и Аr(Х) определяется с помощью периодической системы элементов: X - не фтор, так как AgF в осадок не выпадает. Бром и йод не подходят (для них Аr(М)<0). Значит, X - хлор (Аr(X) =35,5). Тогда Аr(М) =  7, т. е М -литий. Исходная соль - хлорид лития LiCl.

Задача 31
31. Для окисления группы - СН2 - (гомологической разности) нужно три атома кислорода Поэтому искомое вещество также должно окисляться тремя атомами кислорода, тогда следующий член гомологического ряда будет окисляться шестью атомами кислорода:

СxНy+ (х+у/4) O2 = xCO2 + y/2H2O,
Сх+1Ну+2 + (х+у/4+1,5) O2(х+1) СO2+ (у /2+1) Н2О

Примеры веществ, окисляемых тремя атомами кислорода (первые члены гомологических рядов):

СН3ОН-метанол, оксималоновая кислота, CH2N2-диазометан,  НО-СН2-СООН -оксиуксусная кислота, трикарбоксиметанол.

Задача 32

32. При гидролизе эфира прореагировало воды: 3,22 + 6,72 - 7,42 = 2,52 г, или 0,14 моль. Если омылялся эфир RCOOR' (RCOOR' + H2O = RCOOH + R'OH), то его также было 0,14 моль. Отсюда:

7,42 - - - - " - - - " 0,14 моль,
х г - - - - - "- - - -"  1 моль,

х = 53;

Mr(R) + Mr(R')  =53 - 44 = 9. Такого эфира быть не может. Значит, n(R) neq.gif (59 bytes) n(R'), и омылялся эфир общей формулы RC(OR')x При х=3: RC(OR/)3 + 2H2O = RCOOH + 3ROH; Mr(эфира) = 106. Кислоты получено 0,07 моль, Mr(НСООН) = 46; для спирта соответственно 0,21 моль и Mr = 32. Значит, исходный эфир (СН3О)3СН.

Задача 33

33. Солеобразное вещество, состоящее из двух элементов, один из которых водород, очевидно гидрид, т. е. соединение с Н-. Соединение с Н+ обладало бы кислотными свойствами. Ясно, что второй элемент гидрида - более электроположительный, чем водород, и будет реагировать с ХСl3 с отщеплением-хлора. Тогда оставшиеся ионы в соединении друг с другом будут иметь формальные заряды Х3+ и Н-. Указание на то, что А - газ, свидетельствует о следующем: во-первых, X - элемент, расположенный в III-A группе периодической системы и, во-вторых, элемент легкий. Можно, следовательно, предположить, что газ А, возможно, гидрид бора.
Соединение Б по условию не содержит брома (М = 62 < Mr(Вr) = 80), т. е. это либо продукт окисления А, либо продукт гидролиза. Вполне логично предположить, поскольку все происходило в воде, что В содержит водород и кислород. Фармакологические свойства Б указывают на борную кислоту Н3ВО3. Осадок по расчету AgBr:

108 г Ag - --"----"--57,45%,
х г ----"-----"----"- 42,55%,

х = 80.

В конденсате была, таким образом, бромистово-дородная кислота, т. е Вr2 восстанавливается соединением А в Вr -. Это также указывает на то, что А - гидрид. На основании полученных данных можно предположить, что А - это ВН3, однако приведенная в условии задачи плотность 1,25 г/л свидетельствует о том, что Mr (А) =28; поэтому полученную формулу гидрида необходимо удвоить. В этом случае имеем В2Н6.
Уравнения упомянутых в условиях задачи химических реакций:

6МН + 2ВСl3 = В2Н6 + 6МСl;
В2Н6 + 6Вr2 + 6Н2O = 2Н3ВО3 + 12НВг;
AgNO3 + HBr = AgBrdarrow.gif (62 bytes) +HNO3.

Очевидно, что такое соединение, как В2Н6 (дибо ран), структуру которого можно изобразить только так:

предполагает возможность существования триборана, тетраборана и других высших гомологов. Приведем в качестве примера структуру тетраборана:

Реакция диборана с бромной водой проходит неоднозначно; может идти побочная реакция с водой, причем эта реакция идет в случае разбавления бромной воды:

В2Н6 + 6Н2O = 2Н3В03 + 6Н2.

Задача 34
34. Из описания физических свойств ясно, что смесь содержит аммиак. Образование соли Д указывает на то, что одним из компонентов смеси является вода. Осадок с известковой водой говорит о том, что в смеси может содержаться СО2 либо SO2 Очевидно, что В - СО2 или SO2, Г - Н2О, В - именно СО2, т. е. из SO2 нельзя получить никакого газа, кроме H2S, а он не может быть получен взаимодействием SO2 с углем. Тогда Б - это СО, следовательно, Д - гидрокарбонат аммония NH4HCO3.
Таким образом, разложение происходило по схеме CxHyOzNk rarrow.gif (63 bytes)NH3 + Н2О + СО2 + СО.

Формулу соли можно вывести, если вспомнить, что из 1 моль соли получается по 1 моль всех продуктов, следовательно,

Н2O + NН3 + СО2 + СО = NН5С2O4, а установить ее структуру помогут те факты, что соли аммония дают NH3, карбонаты - СО2, а СО получают или из формиатов, или из оксалатов по следующим схемам: НСООН = Н2О + СО;

Н2С2O4. = H2O + СО + СO2 =>
NH4HC2O4 rarrow.gif (63 bytes)NH3 +CO +СO2 2O;
X А Б В Г

NH3 +

CO2 2O

rarrow.gif (63 bytes)

NH4HCO3.
2СО + О2

rarrow.gif (63 bytes)

2CО2
Б В
CO2 +C rarrow.gif (63 bytes) 2CO
В Б
СО2 + 2NаОН rarrow.gif (63 bytes) Na2CO3 + Н2O;
В
NH4HC2O4+ Ca(OН)2 rarrow.gif (63 bytes) CaC2O4 darrow.gif (62 bytes) 2H2O + NH3;
X
NH4HCO3 + Ca(OН)2 rarrow.gif (63 bytes) CаСО3 + 2Н2О + NH3.
Задача 35

35. Из данных элементного анализа можно рассчитать соотношение числа атомов в молекуле соединения. В 1 г жидкости содержится

1,0000-0,1135-0,5467-0,1671 = 0,1727 (г) О.    Брутто -формула СxРyСlnOp

Соотношение атомов должно быть целочисленным, подобрать такое соотношение не представляется возможным. Вероятнее всего, жидкость - это смесь, на что указывает и температура ее кипения. Предположим сначала, что смесь состоит из двух компонентов Возможны два варианта.
1. С1 и О присутствуют в одном соединении:
а) хлорзамещенные спирты и кислоты ассоциированы (водородная связь), кипят при высокой температуре и растворяются в воде;
б) хлорзамещенные альдегиды реагируют с Сu(ОН)2;
в) а-хлорзамещенные эфиры гидролизуются на холоду NaOH;
г) р-хлорзамещенные эфиры имеют высокие температуры кипения.
Значит, подобрать такое соединение не представляется возможным. 2 С1 и О присутствуют в различных соединениях:
а) по тем же причинам, что и в предыдущем варианте, отбрасываются спирты, кислоты и альдегиды;
б) йодэтан может дать только диэтиловый эфир; из кислородсодержащих соединений подходят только простые эфиры;
в) сложные эфиры не подходят либо потому, что имеют высокую температуру кипения, либо потому, что реагируют с Сu(ОН)2 (дают формиаты).

Остается диэтиловый эфир: х:y:р = 4:10:1;
х: у:р = 9,192:22,98:2,298.
Для второго вещества остается: 0,493:0,98:1 = х:у:n;   х:у:n = 1:2:2.

Из хлорсодержащих соединений подходят (CH2Cl2)n, однако n=1 невозможно, так как температура кипения выше, чем у дихлорметана СН2С12 (40o С).




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору