При сгорании органического вещества А массой 43,65 г получили 20,16 л (н.у.) углекислого газа и 20,16 л (н.у.) хлороводорода. Вещество А образуется при взаимодействии вещества Б с хлором под действием ультрафиолетового освещения. Известно, что в молекуле вещества Б все атомы углерода находятся в sp2-гибридизации, а в молекуле вещества А - в sp3-гибридизации.
На основании данных условия задачи:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу вещества А;
2) составьте структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции получения вещества А при хлорировании вещества Б (используйте структурные формулы органических веществ).
Данную задачу проверяют не автоматически, а вручную. Ознакомьтесь с критериями оценки, правильным решением и сами себе поставьте оценку от 0 до 3 баллов. Даже если вы ошиблись в цифровом ответе, можно получить несколько баллов за правильный ход решения. Форма для оценки находится внизу страницы.
Напишем реакцию горения этого вещества
CxHyClzOt + nO2 = XCO2 + YHCl
отметим, что уравнять эту реакцию возможно только в том случае когда y=z, то есть количество атомов водорода и хлора в веществе равно между собой.
1. Общая формула вещества - CxHyClzOt
n(CO2) = V/VM =20,16/22,4=0,9 моль
n(C)=0,9 моль
n(HCl) = V/V M = 20,16/22,4 = 0,9 моль
n(Cl) = n(H) = 0.9 моль
Итак у нас 0,9 моль углекислого газа, значит в пересчете на чистый углерод, его будет тоже 0,9 моль, хлора 0,9 моль, и столько же водорода в исходном веществе. Мы говорили, что уровнять схему реакции возможно только если количество углерода равно количеству водорода. Надо ответить на единственный вопрос, а есть ли у нас кислород в этом веществе? Для этого и начальной массы вещества вычтем массу углерода, хлора и водорода.
m(O)= 43,65-12*0,9-1*0,9-35,5*0,9= 0
Значит, кислород отсутствует.
x:y:z=0,9:0,9:0,9=1:1:1 подходят любые другие цельно-кратные соотношения
2:2:2, 3:3:3, 4:4:4, 5:5:5, 6:6:6 и так далее до бесконечности
Чтобы понять какое именно у нас вещество, надо вспомнить условие задачи. Вещество А образуется при взаимодействии вещества Б с хлором под действием ультрафиолетового освещения. Известно, что в молекуле вещества Б все атомы углерода находятся в sp2-гибридизации, а в молекуле вещества А - в sp3-гибридизации.
sp2-гибридизация это двойная связь.
число атомов углерода x=1 вещество Б - нет такого вещества
x=2, вещество Б - С2H4 этен, вещество А - C2H4Cl2 - не подходит. Уже видно, что у нас лишние 2 атома водорода в веществе Б. Куда их деть? От них можно избавиться, если у нас будет цикл!
x=3
вещество Б - C3H4 пропадиен - у атома углерода номер 2 sp-гибридизация, не подходит.
x=4 вещество Б - С4H6 бутадиен 1,3, вещество А - С4H6Сl2 не подходит. Снова напрашивается мысль, что у нас лишние 2 атома водорода в веществе Б. И способ избавиться от них - это цикл. Такое вещество есть, это бензол.
x=6 Вещество Б- С6H6 бензол с гибридизацией все хорошо все атом в sp2 гибридизации, тогда вещество А - С6H6Cl6 гексахлорциклогексан
2. Структурная формула:
3. Уравнение реакции:
На самом деле нужный нам цикл можно записать и с 4 и с 8 атомами углерода. А что будет если в ответе написать C4H4 циклобутадиен (после хлорирования C4H4Cl4) , или C8H8 - циклооктатетраен (после хлорирования C8H8Cl8)? В школьном учебнике химии их нет, в школьной программе их нет, оценка будет ноль баллов.