ЕГЭ-2019 | Химия | Решение 882 | При сгорании 3,78 г органического вещества, в молекуле которого содержится один третичный атом углерода, получили 6,05 л (н. у.) углекислого газа и 4,86 г воды. Относительная плотность паров этого ...

Дисциплина: Химия
Номер вопроса в билете: 35
Баллы: 3
Сложность: Высокий

При сгорании 3,78 г органического вещества, в молекуле которого содержится один третичный атом углерода, получили 6,05 л (н. у.) углекислого газа и 4,86 г воды. Относительная плотность паров этого вещества по аргону равна 2,1. Известно, что это вещество не взаимодействует с водой, но реагирует с бромом на свету.

На основании данных условия задания:

1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества и запишите молекулярную формулу исходного органического вещества;

2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

3) напишите уравнение взаимодействия данного вещества с бромом.

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.

Критерии оценки вопроса

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)	Баллы
Ответ правильный и полный, содержит следующие элементы: 1) правильно произведены вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы вещества, и записана молекулярная формула вещества; 2) записана структурная формула органического вещества, которая отражает порядок связи и взаимное расположение заместителей и функциональных групп в молекуле в соответствии с условием задания; 3) с использованием структурной формулы органического вещества записано уравнение реакции, на которую даётся указание в условии задания	3
Правильно записаны два элемента ответа	2
Правильно записан один элемент ответа	1
Все элементы ответа записаны неверно	0
Максимальный балл	3

Подробное решение

1. Формула вещества и реакция горения:

${\ce{C_xH_yO_z + nO2 -> xCO2 + 1/2yH2O} }$

Исходя из условий задачи, найдем соотношение числа атомов углерода и водорода (возможно, и кислорода) в сгоревшем веществе:

$\displaystyle {n(CO_2) =\frac {6,05} {22,4} = 0,27\ моль}$

Следовательно, количество моль углерода так же равно 0,27 моль: n(C) = 0,27 моль

$\displaystyle {n(H_2O) =\frac {4,86} {18} = 0.27\ моль}$

В молекуле воды два атома водорода, по реакции из 1 моль органического вещества получается 0,5 моль воды. Значит в самом веществе количество водорода в 2 раза больше чем количество полученной воды. Умножаем число молей воды на 2.

n(H) = 0,27 моль * 2 = 0,54 моль

Теперь, когда мы знаем количество моль водорода и углерода, можем найти их массы, которые понадобятся нам при дальнейшем расчете:

m(C) = 0,27 * 12 = 3,24 грамм, где Mr(C) = 12 грамм/моль

m(H) = 0,54 * 1 = 0,54 грамм, где Mr(H) = 1 грамм/моль

Сложим массы веществ, чтобы понять, есть ли кислород:

m(вещества) = m(C) + m(H) = 3,24 + 0,54 = 3,78 грамм

Исходя из этого, видим, что сумма масс углерода и водорода равна массе исходного вещества, данной в условии. Значит, кислород отсутствует.

Теперь нужно найти соотношение углерода и кислорода, и, соответственно, коэффициенты реакции:

n(C) : n(H) = 0,27 : 0,54 = 1 : 2

Простейшая формула - CH₂

Молярную массу вещества найдём исходя из плотности паров этого вещества по аргону:

M(вещества) = 40 * 2,1 = 84 грамм/моль ,где Mr(Ar) = 40 грамм/моль

M(CH₂) = 12 + 2 = 14 грамм/моль

Чтобы получить молярную массу 84 грамм/моль, нужно 14 * 6, значит формула нашего вещества приобретает вид: C₆H₁₂ (так как соотношение углерода и водорода стало равным 6 : 12)

Вещество с такой формулой может относиться к классу алкенов или циклоалканов, потому что их общая формула C_nH_2n.

В условии нам дана подсказка: вещество не взаимодействует с водой, но реагирует с бромом на свету. Мы знаем, что алкены реагируют с водой (это реакция присоединения), образуя одноатомные предельные спирты. Так как это условие не выполняется, однозначно выбираем циклоалканы.

Уравнение реакции:

$\ce{C6H12 + 9O2 = 6CO2 + 6H2O}$

2. Далее, в условии есть еще одна подсказка: содержит один третичный атом углерода. Третичный атом углерода, это атом углерода который связан с тремя другими атомами углерода. Это позволяет отказаться от циклогексана (так как в его структуре все атомы углерода вторичные), и выбрать циклопентан с метильным заместителем у атома углерода:

3. Уравнение реакции бромирования:

Обязательным условием реакции является свет.

Оцените своё решение

0 1 2 3

Подробное решение
1. Формула вещества и реакция горения:
${\ce{C_xH_yO_z + nO2 -> xCO2 + 1/2yH2O} }$
Исходя из условий задачи, найдем соотношение числа атомов углерода и водорода (возможно, и кислорода) в сгоревшем веществе:
$\displaystyle {n(CO_2) =\frac {6,05} {22,4} = 0,27\ моль}$
Следовательно, количество моль углерода так же равно 0,27 моль: n(C) = 0,27 моль
$\displaystyle {n(H_2O) =\frac {4,86} {18} = 0.27\ моль}$
В молекуле воды два атома водорода, по реакции из 1 моль органического вещества получается 0,5 моль воды. Значит в самом веществе количество водорода в 2 раза больше чем количество полученной воды. Умножаем число молей воды на 2.
n(H) = 0,27 моль * 2 = 0,54 моль
Теперь, когда мы знаем количество моль водорода и углерода, можем найти их массы, которые понадобятся нам при дальнейшем расчете:
m(C) = 0,27 * 12 = 3,24 грамм, где Mr(C) = 12 грамм/моль
m(H) = 0,54 * 1 = 0,54 грамм, где Mr(H) = 1 грамм/моль
Сложим массы веществ, чтобы понять, есть ли кислород:
m(вещества) = m(C) + m(H) = 3,24 + 0,54 = 3,78 грамм
Исходя из этого, видим, что сумма масс углерода и водорода равна массе исходного вещества, данной в условии. Значит, кислород отсутствует.
Теперь нужно найти соотношение углерода и кислорода, и, соответственно, коэффициенты реакции:
n(C) : n(H) = 0,27 : 0,54 = 1 : 2
Простейшая формула - CH₂
Молярную массу вещества найдём исходя из плотности паров этого вещества по аргону:
M(вещества) = 40 * 2,1 = 84 грамм/моль ,где Mr(Ar) = 40 грамм/моль
M(CH₂) = 12 + 2 = 14 грамм/моль
Чтобы получить молярную массу 84 грамм/моль, нужно 14 * 6, значит формула нашего вещества приобретает вид: C₆H₁₂ (так как соотношение углерода и водорода стало равным 6 : 12)
Вещество с такой формулой может относиться к классу алкенов или циклоалканов, потому что их общая формула C_nH_2n.
В условии нам дана подсказка:  вещество не взаимодействует с водой, но реагирует с бромом на свету. Мы знаем, что алкены реагируют с водой (это реакция присоединения), образуя одноатомные предельные спирты. Так как это условие не выполняется, однозначно выбираем циклоалканы.
Уравнение реакции:
$\ce{C6H12 + 9O2 = 6CO2 + 6H2O}$
2. Далее, в условии есть еще одна подсказка: содержит один третичный атом углерода. Третичный атом углерода, это атом углерода который связан с тремя другими атомами углерода. Это позволяет отказаться от циклогексана (так как в его структуре все атомы углерода вторичные), и выбрать циклопентан с метильным заместителем у атома углерода:

3. Уравнение реакции бромирования:

Обязательным условием реакции является свет.

Сайт помог тебе решить задачу?
Помоги нам - задонать!

Войти в свой аккаунт
Химия
Биология
Русский язык
Математика базовая
Математика профильная