Примеры решения задач по органической химии - файл n1.docx

приобрести
Примеры решения задач по органической химии
скачать (145.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx146kb.14.09.2012 01:55скачать

n1.docx

Задача 1. Даны вещества: циклобутан, ацетилен, гептан, бутен-1, бутин-2, циклогексан, 2,2,3-триметилбутан, бутадиен. Выберите среди них а) три пары изомеров, б) две пары гомологов.

Решение:

а) Циклобутан и бутен-1 —формула С4Н8:

http://www.himhelp.ru/pics/174_1840053634.gif    

                 бутен-1                          циклобутан

Гептан и 2,2,3-триметилбутан — формула С7Н16:

http://www.himhelp.ru/pics/175_554984953.gif  

Бутин-1 и бутадиен — формула С4Н6:

CH3 - CH2 - C ? CH

CH2 = CH- CH = CH2

бутин - 1

бутадиен

б) Циклобутан и циклогексан принадлежат к гомологическому ряду циклоалканов:

http://www.himhelp.ru/pics/176_1848150153.gif

     циклобутан                    циклогексан

Ацетилен и бутин-1 принадлежат к гомологическому ряду алкинов:

НС?СН         СН3—СН2—С?СН

ацетилен           бутин-1

Задача 2. Напишите структурную формулу 2,2,5,5-тетраметилгексана. Напишите формулу его изомера, имеющего в качестве заместителей при основной цепи только этильные радикалы.

Решение. Структурная формула 2,2,5,5-тетраметилгексана:

http://www.himhelp.ru/pics/177_2016918421.gif  

В качестве изомера с этильными радикалами можно взять углеводород, имеющий 6 атомов углерода в главной цепи и два зтильных заместителя в положениях 3 и 4, т.е. 3,4-диэтилгексан:

http://www.himhelp.ru/pics/178_125656797.gif

Задача 3. Напишите общую молекулярную формулу гомологического ряда нитрофенола. Приведите структурную формулу одного из членов ряда, содержащего 11 атомов водорода в молекуле.

Решение. Молекулярная формула нитрофенола C6H5NO3 (C6H4(OH)NO2). Гомологи нитрофенола отличаются от него на и групп СН2 и имеют общую формулу Сn + 6Н2n + 5NО3. 11 атомов водорода (n=3) имеет, например, 2-пропил-4-нитрофенол:

http://www.himhelp.ru/pics/179_1402828934.gif

Задача 4. Определите общую формулу гомологического ряда углеводородов, имеющих одну двойную связь, две тройные связи и три цикла. Сколько химических связей содержит молекула этого ряда, в состав которой входят n атомов углерода?

Решение. Каждая двойная связь уменьшает число атомов водорода на 2 по сравнению с предельным алифатическим углеводородом, тройная — на 4 и предельный цикл — на 2. Таким образом, общая формула данного класса углеводородов имеет вид:

СnН2n+2- (2+2 • 4+3 • 2) = СnН2n-14

Каждый атом углерода может образовать 4 связи (всего — 4n), а атом водорода — одну (всего –2n-14). Если учесть, что в образовании каждой связи участвуют два атома, то общее число связей равно (4n+2n-14) / 2 = Зn-7.

Ответ. СnН2n-14, 3n-7 связей.

Задача 5. Предложите возможную структурную формулу вещества, о котором известно, что оно: а) реагирует с щелочным раствором гидроксида меди (II); б) реагирует с бромоводородной кислотой; в) не реагирует с аммиаком; г) содержит 3 атома углерода; д) оптически активно. Напишите схемы соответствующих реакций и укажите асимметрический атом углерода.

Решение. Из а) и б) следует, что вещество может представлять собой двухатомный спирт. Из в) следует, что оно не содержит атомов галогенов и карбоксильной группы. Наконец, один из трех атомов углерода должен иметь 4 разных заместителя (асимметрический атом углерода, обеспечивающий оптическую активность, т.е. существование оптических изомеров). Возможная формула вещества:

http://www.himhelp.ru/pics/180_1472197744.gif  

Звездочкой обозначен асимметрический атом углерода. Уравнения реакций:

http://www.himhelp.ru/pics/181_933972118.gif

                                                                   ярко-синий раствор

НОСН2-СН(ОН)-СН3 + НВr ? ВrСН2-СН(ОН)-СН3 + Н2О.

Ответ: пропандиол-1,2.

Углеводороды с двойной связью


Задача 1. С помощью каких химических реакций можно очистить пропан от примеси пропена?

Решение. Пропен можно поглотить бромной водой:

СН3-СН=СН2 + Вr2   ?  СН3-СНВr-СН2Вr

или водным раствором перманганата калия:

СН3-СН=СН2 + [О] + Н2О  ?  СН3-СН(ОН)-СН2ОН.

Пропан с этими веществами не реагирует и улетучивается.

Задача 2. Этиленовый углеводород массой 7,0 г присоединяет 2,24 л (н.у.) бромоводорода. Определите молярную массу и строение этого углеводорода, если известно, что он является цис-изомером.

Решение. Этиленовые углеводороды присоединяют бромоводород по уравнению:

CnH2n + HBr ? CnH2n+1Br.

v(HBr) = 2,24/22,4 = 0,1 моль. v(CnH2n) = v(HBr) = 0,1 моль. M(CnH2n) = 7,0/0,1 = 70 г/моль, следовательно, n = 5. Существует 5 структурных изомеров этиленовых углеводородов состава С5Н10:

СН3-СН2-СН2-СН=СН2        СН3-СН2-СН=СН-СН3
                     
пентен-1                            пентен-2

http://www.himhelp.ru/pics/217_1347219146.gif

2-метилбутен-1         2-метнлбутен-2         З-метилбутен-1

Из этих веществ только пентен-2 имеет цис-транс-нзомеры:


http://www.himhelp.ru/pics/218_629694873.gif

транс-пентен-2                                цис-пентен-2

Ответ. Цис-пентен-2.

Задача 3. Сколько существует индивидуальных веществ состава С3Н5Сl. обесцвечивающих бромную воду? Приведите структурные формулы молекул этих веществ.

Решение. С3Н5Сl - это монохлорпроизводное от углеводорода С3Н6. Это вещество обесцвечивает бромную воду, следовательно, имеет в своем составе двойную связь. Три атома углерода могут образовать только неразветвленный углеродный скелет с концевой двойной связью:

С-С = С.

Структурная изомерия возможна только за счет положения атома хлора относительно двойной связи:

СН3-СН = СНСl    СН3-ССl = СН2                      Сl-СН2-СН = СН2

    1-хлорпропен    2-хлорпропен                       3-хлорпропен

1-хлорпропен может существовать в виде цис-транс-изомеров:
http://www.himhelp.ru/pics/219_1724539279.gif

транс-1 –хлорпропен                 цис -1-хлорпропен

Ответ. 4 изомера.

Задача 4. При взаимодействии 11,2 л (н.у.) смеси изомерных углеводородов, представляющих собой газы с плотностью по водороду 21, с бромной водой получено 40,4 г соответствующего дибромпроизводного. Определите строение этих углеводородов и содержание каждого из них в смеси (в % по объему).

Решение. Молярная масса изомерных углеводородов равна: M(СхНу) = 21*2 = 42 г/моль, следовательно, углеводороды имеют формулу С3Н6. Такую молекулярную формулу имеют два вещества - пропен и циклопропан. Пропен реагирует с бромной водой:

СН- СН = СН2 + Вr? СН– СНВr - СН2Вr.

Молярная масса дибром производного равна: М(С3Н6Вr2) = 202 г/моль, а его количество: v(C3H6Br2) = 40,4/202 = 0,2 моль. Следовательно, в исходной смеси было 0,2 моль пропена. Общее количество углеводородов в смеси было равно 11,2/22,4 = 0,5 моль; оставшиеся 0,3 моль приходятся на долю циклопропана, который не взаимодействует с бромной водой.

Объемные доли газов в смеси равны их мольным долям: ( пропена) = 0,2/0,5 = 0,4, или 40%,  (циклопропана) = 0,6, или 60%,

Ответ. 40% пропена, 60% циклопропана.

Задача 5. При пропускании алкена через избыток раствора перманганата калия масса выпавшего осадка оказалась в 2,07 раза больше массы алкена. Установите формулу алкена.

Решение. Алкены окисляются водным раствором перманганата калия по общему уравнению:

ЗСnН2n + 2KМnO4 + 4Н2O = 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2? + 2KOH.

Из 3 моль алкена (массой 3-(12n+2n) = 42n) образуется 2 моль МnО2 (массой 2*87 = 174 г). По условию задачи

42n –2,07= 174,

откуда n = 2. Искомый алкен — этилен. С2Н4.

 Ответ. С2Н4.

Арены.


Задача 1. Определите строение ароматического углеводорода состава С9Н12, если известно, что при его окислении перманганатом калия образуется бензолтрикарбоновая кислота, а при бромировании в присутствии FeBr3 - только одно монобромпроизводное.

Решение. Так как углеводород С9Н12 при окислении перманганатом калия образует трикарбоновую кислоту, то он должен иметь три метильные группы. По условию задачи, при бромировании образуется только одно монобромпроизводное. Следовательно, углеводород построен симметрично, это 1,3,5- триметилбензол. Схемы реакций:

http://www.himhelp.ru/pics/255_878201909.gif

Задача 2. При действии бромной воды на антраниловую (2-аминобензойную) кислоту получена смесь моно- и дибромпроизводных. Напишите структурные формулы каждого из полученных изомеров.

Решение. Аминогруппа NH2 — ориентант 1-го рода (орто-пара-ориентант), а карбоксильная группа СООН — ориентант 2-го рода (мета-ориентант). В молекуле 2-аминобензойной кислоты оба эти заместителя действуют согласованно и направляют последующее замещение в одни и те же положения, которые обозначены стрелками:

http://www.himhelp.ru/pics/256_1410243609.gif

При бромировании атомы брома замещают атомы водорода в положениях, отмеченных стрелками. При этом образуются два монобромпроизводных и одно дибромпроизводное:

http://www.himhelp.ru/pics/257_1589219938.gif

Задача 3. Предложите схему получения 3-нитробензойной кислоты из этилбензола в две стадии. Укажите условия реакций.

Решение. Карбоксильная группа СООН — мета-ориентант, поэтому при нитровании бензойной кислоты образуется 3-нитробензойная кислота. Нитрование проводится концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты.

Бензойную кислоту можно получить из этилбензола действием подкисленного раствора перманганата калия. Схема указанных превращений

http://www.himhelp.ru/pics/258_1568744449.gif

Задача 4. Выход нитробензола при нитровании монодейтеробензола равен а%. Как изменится значение выхода продукта замещения дейтерия на нитрогруппу, если в opтo-положение к дейтерию ввести нитрогруппу? Напишите уравнения упомянутых реакций.

Решение. При нитровании монодейтеробензола C6H5D на нитрогруппу с почти равной вероятностью может замещаться любой из пяти атомов водорода или атом дейтерия, поэтому а ? 17%. Уравнение замещения дейтерия имеет вид:

http://www.himhelp.ru/pics/259_1979924199.gif

Если в орто-положение к дейтерию ввести нитрогруппу, которая является мета-ориентантом, то нитрование пойдет преимущественно в следующие положения (указаны стрелочками):

http://www.himhelp.ru/pics/260_288972533.gif

Выход продукта замещения дейтерия на нитрогруппу по уравнению

http://www.himhelp.ru/pics/261_1243538826.gif

уменьшится, поскольку орто-положение, в котором находится дейтерий по отношению к нитрогруппе, не является благоприятным для нитрования.

Задача 5. При окислении смеси бензола и толуола подкисленным раствором перманганата калия при нагревании получено 8,54 г одноосновной органической кислоты. При взаимодействии этой кислоты с избытком водного раствора гидрокарбоната натрия выделился газ, объем которого в 19 раз меньше объема такого же газа, полученного при полном сгорании исходной смеси углеводородов. Определите массы веществ в исходной смеси.

Решение. Перманганатом калия окисляется только толуол, при этом образуется бензойная кислота:

6Н5-СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4   ?  5С6Н5-СООН + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 14Н2О

v(C6H5-COOH) = 8,54/122 = 0,07 моль = v(C6H5-CH3).

При взаимодействии бензойной кислоты с гидрокарбонатом натрия выделяется СО2:

С6Н5-СООН + NaHCO3  ? C6H5-COONa + СО2? + Н2О.

v(CO2) = v(C6H5-COOH) = 0,07 моль. При сгорании смеси углеводородов образуется 0,07*19 = 1,33 моль СО2. Из этого количества при сгорании толуола по уравнению

С6Н5-СН3 + 9О2  ? 7СО2 + 4Н2О

образуется 0,07*7 = 0,49 моль СО2. Остальные 1,33-0,49 = 0,84 моль СО2 образуются при сгорании бензола:

С6Н6 + 7,5О2   ?  6СО2 + ЗН2О.

v(C6H6) = 0,84/6 = 0,14 моль. Массы веществ в смеси равны: m(С6Н6) = 0,14-78 = 10,92 г, m(С6Н5-СН3) = 0,07*92 = 6,48 г.

 Ответ. 10,92 г бензола, 6,48 г толуола.

Карбонильные соединения.


Задача 1. Как в две стадии из уксусного альдегида получить бромэтан?

Решение. Уксусный альдегид можно восстановить водородом до этанола:

       t,Ni
СН3СН=О + Н2   ?  СН3СН2ОН,

 а этанол обработать бромоводородной кислотой:

СН3СН2ОН + НBr ?  СН3СН2Br + Н2О.

Задача 2. Соединение состава С4Н8Сlс неразветвленным углеродным скелетом нагрели с водным раствором гидроксида натрия и получили органическое соединение, которое при окислении гидроксидом меди (II) превратилось в соединение состава С4Н8О2. Определите строение исходного соединения.

Решение. Если бы два атома хлора находились у разных атомов углерода, то при обработке щелочью мы получили бы двухатомный спирт, который не окисляется Сu(ОН)2. Если бы два атома хлора находились при одном атоме углерода в середине цепи, то при обработке щелочью мы получили бы кетон, который не окисляется Сu(ОН)2. Следовательно, искомое вещество - 1,1-дихлорбутан, СН3СН2СН2СНСl2. При щелочном гидролизе этого вещества образуется бутановый (масляный) альдегид:

  СН3(СН2)2СНСl2 + 2NaOH ? СН3(СН2)2СН=О + 2NaCl + Н2O,

который окисляется гидроксидом меди (II) до бутановой (масляной)кислоты:

СН3(СН2)2СН=О + 2Сu(ОН)2  ?  СН3(СН2)2СООН + Сu2О? + 2Н2О.

Ответ. 1,1-дихлорбутан.

Задача 3. Для каталитического гидрирования 17,8 г смеси муравьиного и уксусного альдегидов до соответствующих спиртов потребовалось 11,2 л водорода (н.у.). Определите массовые доли альдегидов в смеси.

Решение. Пусть в смеси находилось х моль НСНО и y моль СН3СНО. тогда масса смеси равна: 30.х+44y = 17,8 г. Для полного гидрирования смеси по уравнениям

НСНО + Н2?СН3ОН,

СН3СНО + Н2?СН3СН2ОН

требуется (х+у) моль водорода, или 11,2/22,4 = 0,5 моль. Решая систему двух уравнений для х и у, находим: х = 0,3, У = 0,2.

Массовые доли альдегидов в смеси равны: (НСНО) = 0,3-30 / 17,8 = 0,506, или 50,6%,  (СН3СНО) = 0,2-44 / 17,8 = 0,494, или 49,4%.

Ответ. 50,6% муравьиного альдегида, 49,4% уксусного альдегида.

Задача 4. Определите структурную формулу соединения, если известно, что оно состоит из 37,7% С, 6,3% Н и 56,0% Cl (по массе). 6,35 г паров этого соединения занимают объем 1,12 л (н.у.). При гидролизе этого соединения образуется вещество, состоящее из С, Н, О, а при восстановлении последнего образуется вторичный спирт.

Решение. В объеме 1,12 л содержится 1,12/22,4 = 0,05 моль данного вещества. Его молярная масса равна 6,35/0,05 = 127 г/моль. В одном моле вещества содержится 127-0,56 = 71 г Cl (два моль), 127-0,377 = 48 г С (четыре моль) и 127-0,063 = 8 г Н (восемь моль). Формула вещества - С4Н8Сl2.

Вторичные спирты образуются при восстановлении кетонов, следовательно при гидролизе С4Н8Сl2 образуется кетон. Это означает, что два атома хлора находятся при одном атоме углерода в середине цепи. Искомое вещество - 2,2-дихлорбутан, СН3-СН2-ССl2-СН3.

Уравнения реакций:

http://www.himhelp.ru/pics/291_1010881626.gif

Ответ. 2,2-дихлорбутан, СН3-СН2-ССl2-СН3.

Задача 5. К 1,17 г смеси прогтанола-1 и неизвестного альдегида добавили аммиачный раствор 5,80 г оксида серебра и слегка нагрели. Выпавший при этом осадок отфильтровали, а непрореагировавший оксид серебра перевели в хлорид серебра, масса которого оказалась равной 2,87 г. Определите строение взятого альдегида, если молярное отношение альдегида к спирту в исходной смеси равно 3:1.

Решение. С оксидом серебра в аммиачном растворе реагирует только альдегид:

     NН3
 RCH=O + Ag2O-   ?  RCOOH + 2Ag?

Непрореагировавший Ag2O перевели в AgCl действием избытка соляной кислоты:

Ag2O + 2HCl = 2АgСl + Н2О.

v(AgCl) = 2,87/143,5 = 0,02 моль. В эту реакцию вступило 0.02/2 = 0,01 моль Аg2О, а всего было 5,8/232 = 0,025 моль Аg2О; следовательно, в реакцию с альдегидом вступило 0,025-0,01 = 0,015 моль Ag2O. v(RCH=O) = v(Ag2O) = 0,015 моль.

Пропанола-1 в смеси было в 3 раза меньше, чем альдегида: v(CH3CH2CH2OH) = 0,015/3 = 0,005 моль. Масса пропанола-1 равна 0,005*60 = 0,3 г, а общая масса смеси - 1,17 г, следовательно масса альдегида равна 1,17-0,3=0,87 г. Молярная масса альдегида: M(RCH=O) = 0,87/0.015 = 58 г/моль, что соответствует уксусному альдегиду СН3-СН=О.

Ответ. Уксусный альдегид, СН3-СН=О.

Сложная эфиры. Жиры. Моющие средства.


Задача 1. Имеется 148 г смеси двух органических соединений одинакового состава С3Н6О2. Определите строение этих соединений и их массовые доли в смеси, если известно, что одно из них при взаимодействии с избытком гидрокарбоната натрия выделяет 22,4 л (н.у.) оксида углерода (IV), а другое не реагирует с карбонатом натрия и аммиачным раствором оксида серебра, но при нагревании с водным раствором гидроксида натрия образует спирт и соль кислоты.

Решение. Известно, что оксид углерода (IV) выделяется при взаимодействии карбоната натрия с кислотой. Кислота состава С3Н6О2 может быть только одна - пропионовая, СН3СН2СООН.

С2Н5СООН + NаНСО3  ? C2H5COONa + CO2? + Н2О.

По условию, выделилось 22,4 л СО2, что составляет 1 моль, значит кислоты в смеси также было 1 моль. Молярная масса исходных органических соединений равна: M(С3Н6О2) = 74 г/моль, следовательно 148 г составляют 2 моль.

Второе соединение при гидролизе образует спирт и соль кислоты, значит это - сложный эфир:

RCOOR' + NaOH ? RCOONa + R'OH.

Составу С3Н6О2 отвечают два сложных эфира: этилформиат НСООС2Н5 и метилацетат СН3СООСН3. Эфиры муравьиной кислоты реагируют с аммиачным раствором оксида серебра, поэтому первый эфир не удовлетворяет условию задачи. Следовательно, второе вещество в смеси — метилацетат.

Поскольку в смеси было по одному молю соединений с одинаковой молярной массой, то их массовые доли равны и составляют 50%.

Ответ. 50% СН3СН2СООН, 50% СН3СООСН3.

Задача 2. Относительная плотность паров сложного эфира по водороду равна 44. При гидролизе этого эфира образуются два соединения, при сгорании равных количеств которых образуются одинаковые объемы углекислого газа (при одинаковых условиях). Приведите структурную формулу этого эфира.

Решение. Общая формула сложных эфиров, образованных предельными спиртами и кислотами, - СnН2nО2. Значение n можно определить из плотности по водороду:

M(СnН2nО2) = 14n + 32 = 44.2 = 88 г/моль,

откуда n = 4, то есть эфир содержит 4 атома углерода. Поскольку при сгорании спирта и кислоты, образующихся при гидролизе эфира, выделяются равные объемы углекислого газа, то кислота и спирт содержат одинаковое число атомов углерода, по два. Таким образом, искомый эфир образован уксусной кислотой и этанолом и называется этилацетат:




O







||




СН3-

C

-О-С2Н5

Ответ. Этилацетат, СН3СООС2Н5.

Задача 3. При гидролизе сложного эфира, молярная масса которого равна 130 г/моль, образуются кислота А и спирт Б. Определите строение эфира, если известно, что серебряная соль кислоты содержит 59,66% серебра по массе. Спирт Б не окисляется дихроматом натрия и легко реагирует с хлороводородной кислотой с образованием алкилхлорида.

Решение. Сложный эфир имеет общую формулу RCOOR'. Известно, что серебряная соль кислоты, RCOOAg, содержит 59,66% серебра, следовательно молярная масса соли равна: M(RCOOAg) = M(Аg)/0,5966 = 181 г/моль, откуда M(R) = 181-(12+2.16+108) = 29 г/моль. Этот радикал - этил, С2Н5, а сложный эфир был образован пропионовой кислотой: C2H5COOR'.

Молярная масса второго радикала равна:  M(R') = M(C2H5COOR') - М(С2Н5СОО) = 130-73 = 57 г/моль. Этот радикал имеет молекулярную  формулу  С4Н9. По условию, спирт С4Н9ОН не окисляется Na2Сr2О7 и легко реагирует с HCl следовательно, этот спирт - третичный, (СН3)3СОН.

Таким образом, искомый эфир образован пропионовой кислотой и трет-бутанолом и называется трет-бутилпропионат:







CH3







|

C2H5 -

C - O -

C - CH3




|

|




O

CH3

                                                                             

Ответ. Трет-бутилпропионат.

Задача 4. Напишите две возможные формулы жира, имеющего в молекуле 57 атомов углерода и вступающего в реакцию с иодом в соотношении 1:2. В составе жира имеются остатки кислот с четным числом углеродных атомов.

Решение. Общая формула жиров:

CH2-O-CO-R

|

CH-O-CO-R'

|

CH2-O-CO-R''

          

где R, R', R" - углеводородные радикалы, содержащие нечетное число атомов углерода (еще один атом из кислотного остатка входит в состав группы -СО-). На долю трех углеводородных радикалов приходится 57- 6 = 51 атом углерода. Можно предположить, что каждый из радикалов содержит по 17 атомов углерода.

Поскольку одна молекула жира может присоединить две молекулы иода, то на три радикала приходится две двойные связи или одна тройная. Если две двойные связи находятся в одном радикале, то в состав жира входят остаток линолевой кислоты (R = С17Н31) и два остатка стеариновой кислоты (R' = R" = С17Н35). Если две двойные связи находятся в разных радикалах, то в состав жира входят два остатка олеиновой кислоты (R = R' =С17H33) и остаток стеариновой кислоты (R" = С17Н35). Возможные формулы жира:

CH- O - CO - C17H31

|

CH - O - CO - C17H35

|

CH- O - CO - C17H35







CH- O - CO - C17H33

|

CH - O - CO - C17H35

|

CH - O - CO - C17H33




Азотосодержащие органические соединения.


Задача 1. Каким образом можно осуществить превращения: нитробензол ? анилин ? бромид фениламмония? Приведите уравнения реакций.

Решение. Нитробензол восстанавливается в анилин под действием различных восстановителей, например сульфида аммония (реакция Зинина):

С6Н5 -NO2 + 3(NH4)2S ? C6H5-NH2 + 3S + 6NH3 + 2H2O.

Анилин реагирует с сухим бромоводородом с образованием бромида фениламмония:

С6Н5-МН2 + НВr ? [ C6H5 - NH3 ] Br .

Задача 2. Через 10 г смеси бензола, фенола и анилина про пустили ток сухого хлороводорода, при этом выпало 2,59 г осадка. Его отфильтровали, а фильтрат обработали водным раствором гидроксида натрия. Верхний органический слой отделили, его масса уменьшилась на 4,7 г. Определите массы веществ в исходной смеси.

Решение. При пропускании через смесь сухого хлороводорода выпадает осадок хлорида фениламмония, который нерастворим в органических растворителях:

C6H5NH2 + HCl ? C6H5NH3Cl ?.

v ( C 6 H 5 NH 3 Cl ) = 2,59/129,5 = 0,02    моль,  следовательно v ( C 6 H 5 NH 2 ) = 0,02 моль, m ( C 6 H 5 NH 2 ) = 0,02.93 = 1,86 г.

Уменьшение массы органического слоя на 4,7 г произошло за счет реакции фенола с гидроксидом натрия:

С6Н5ОН + NaOH ? C6H5ONa + Н2О.

Фенол перешел в водный раствор в виде фенолята натрия. m (С6Н5ОН) = 4,7 г. Масса бензола в смеси составляет 10 - 4,7 -1,86 = 3,44 г.

Ответ. 1,86 г анилина, 4,7 г фенола, 3,44 г бензола.

Задача 3. Среди изомеров состава C6H12O3S2N2 выберите такой, из которого в одну-две стадии можно получить соединение состава

C3H9O6S2N.

Решение. Конечной соединение содержит в два раза меньше атомов углерода, чем исходное, поэтому можно предположить, что схема реакций включала гидролиз и что исходное вещество — дипептид. Конечное соединение содержит азот и серу, поэтому вероятно, что это — сернокислая соль аминокислоты. Если из формулы C3H9O6S2 N вычесть H2SO4 , то получим C3H7O2SN . Это - формула аминокислоты цистеина. Если молекулярную формулу цистеина умножить на 2 и вычесть Н2О, то получим C6H12O3S2N2 - формулу исходного соединения.

Таким образом, исходное соединение C6H12O3S2N2 — дипептид цистеина, конечное соединение C3H7O2SN - сульфат цистеина,

HS-CH2-CH(NH3HSO4)- COOH .

Сульфат цистеина можно получить из дипептида цистеина в одну стадию путем гидролиза дипептида при нагревании с избытком серной кислоты:

http://www.himhelp.ru/pics/348_1613791540.gif

Процесс можно провести в две стадии, если сначала гидролизовать дипептид в щелочной среде, а затем добавить избыток серной кислоты.

Ответ . C6H12O3S2N— дипептид цистеина.

Задача 4. Напишите три уравнения реакций, в которые может вступать 4-нитропиридин. Предложите способ обнаружения этого соединения в его водно-спиртовом растворе.

Решение. 1) 4-нитропиридин проявляет основные свойства за счет пиридинового атома азота:

http://www.himhelp.ru/pics/349_1269146295.gif

    2)   Нитрогруппа может быть восстановлена железом в кислой среде, при этом образующаяся аминогруппа и азот в пиридиновом кольце реагируют с соляной кислотой:

http://www.himhelp.ru/pics/350_910315386.gif

    3)   При взаимодействии 4-нитропиридина с водородом происходит восстановление нитрогруппы до аминогруппы и гидрирование пиридинового кольца:

http://www.himhelp.ru/pics/351_1873799806.gif

    Обнаружить 4-нитропиридин в водно-спиртовом растворе можно с помощью лакмуса, поскольку раствор имеет слабощелочную среду:

http://www.himhelp.ru/pics/352_1585162336.gif

Задача 5. При сжигании образца азотсодержащего гетеро циклического соединения, не содержащего заместителей в кольце, образовалось 1,2 л углекислого газа, 0,8 л паров воды и 0,4 л азота (объемы измерялись при одинаковых условиях). Установите возможную структуру этого соединения.

Решение. Общая формула азотсодержащего гетероциклического соединения, не содержащего заместителей в кольце – CxHyNz . Уравнение сгорания имеет вид:

CxHyNz + (х+у/4)О? хСО2 + у/2Н2О + z /2 N 2 .

По закону Авогадро, отношение объемов продуктов реакции равно отношению коэффициентов в уравнении реакции, поэтому

х : у/ 2 : z / 2 = 1,2:0,8:0,4 = 3 :2: 1.

Минимальные значения x , у, z , удовлетворяющие этому соотношению, равны: х = 3, у = 4, z = 2. Молекулярная формула гетероцикла — C3H4N2 . Его можно рассматривать как производное пиррола (C4H5N), в котором группа СН в кольце замещена на атом азота, например имидазол или пиразол:

http://www.himhelp.ru/pics/353_1583588105.gif

Ответ. C3H4N2 — имидазол или пиразол.

Предельные углеводороды.


Задача 1. Напишите структурные формулы всех алканов с пятью атомами углерода в главной цепи, плотность паров которых по водороду равна 50. Назовите их по систематической номенклатуре.

Решение. Молярная масса алканов равна: M(CnH2n+2) = 2*50 = 100 г/моль, откуда n = 7. Из 7 атомов углерода 5 составляют главную цепь, а два входят в состав заместителей: двух групп -СНили одной группы -С2Н5. Две группы -СН3 могут находиться в следующих положениях при главной цепи: 2,2-: 2,3-: 2,4-; 3.3-.

http://www.himhelp.ru/pics/195_1701882461.gif

    2.2-диметилпентан                   2.3-диметилпентан

http://www.himhelp.ru/pics/196_887067790.gif

2.4-диметилпентан                          3.3-диметилпентан

Одна группа -С2Н5 может находиться только в положении 3. В противных случаях она войдет в состав главной цепи, и длина последней будет превышать пять атомов углерода:

http://www.himhelp.ru/pics/197_1659757342.gif

3-этилпентан

  Ответ. 5 изомеров состава С7Н16.

Задача 2. Углеводород имеет элементный состав: 82,76% углерода и 17,24% водорода  (по массе). При  хлорировании (радикальном) углеводород образует два изомерных монохлорида -  первичный и третичный. Определите строение исходного углеводорода.

Решение. Пусть формула углеводорода - СхНу (М = 12x+y). Массовая доля водорода в одном моле этого вещества равна:

(H) = y/(12x+y) = O,1724

откуда, y = 2,5x. Это означает, что простейшая формула углеводорода С2Н6. Ей соответствует истинная формула С4Н10. Существует два углеводорода состава С4Н10:

http://www.himhelp.ru/pics/198_1589846583.gif

     Бутан                                             2-мстилпропан

Третичные атомы углерода есть только в одном из этих двух изомеров, в 2-метилпропане, поэтому только 2-метилпропан при хлорировании может образовать третичный алкилхлорид:

http://www.himhelp.ru/pics/199_1898487980.gif  

Ответ. 2-метилпропан.

Задача 3. Газ, образующийся при полном сгорании 0,1 моль предельного углеводорода, пропустили через избыток известковой воды, при этом выпало 60 г осадка. Определите молекулярную формулу и строение предельного углеводорода, если известно, что он содержит один четвертичный атом углерода.

Решение. При сгорании одного моля углеводорода, содержащего и атомов углерода, образуется n моль СО2:

СnН2n+2 + (Зn+1)/2O2  ?  СO2 + (n+1)Н2О.

При пропускании СО2 через известковую воду образуется карбонат кальция:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3? + Н2О.

 v(СаСО3) = 60/100 = 0,6 моль = v(CO2). При сгорании 0,1 моль СnН2n+2 выделилось 0,6 моль СО2, следовательно n = 6. Молекулярная формула углеводорода - С6Н14.

Из пяти углеводородов состава С6Н14 четвертичный атом углерода есть только в 2,2-диметилбутане:

http://www.himhelp.ru/pics/200_801747720.gif

Ответ. С6Н14- 2,2-диметилбутан.

Задача 4. При прокаливании смеси массой 49г, состоящей из ацетата калия и избытка гидроксида калия, выделился газ, прореагировавший при освещении с парами брома. В результате последней реакции образовалось 25,3 г трибромметана. Выход трибромметана составил 50% от теоретического. Найдите массовые доли веществ в исходной смеси.

Решение. При прокаливании исходной смеси происходит реакция:

СН3СООK + KОН = K2СО3 + СН4 .

Выделяющийся метан реагирует при освещении с парами брома: СН4 + 3Вr2 = СНВr3 + 3НВr.

M/(СНВr3) = 253 г/моль, М(СН3СООK) = 98 г/моль. Трибромметана образовалось 25,3/253 = 0,1 моль. С учетом 50%-ного выхода в реакцию бромирования вступило 0,1/0,5 = 0,2 моль метана. Следовательно, в первую реакцию вступило 0,2 моль СН3СООК (КОН - в избытке) массой 0,2•98 = 19,6 г. Массовая доля ацетата калия в исходной смеси равна: ?(СН3СООК) = 19,6/49 = 0,4, или 40%. Тогда массовая доля КОН равна 0,6 или 60%.

Ответ. 40% СН3СООK, 60% KОН.

Задача 5. При пропускании 11,2 л смеси метана, оксида углерода (IV) и оксида углерода (II) через раствор гидроксида натрия, взятый в избытке, объем исходной смеси уменьшился на 4,48 л (н.у.). Для полного сгорания оставшейся смеси потребовалось 6,72 л (н.у.) кислорода. Определите состав исходной смеси (в % по объему).

Решение. При пропускании смеси через раствор щелочи поглощается только оксид углерода (IV):

СО2 + 2NaOH = Na2CO3 + Н2О

0бъем   поглощенного  СО2  составляет 4,48  л. Следовательно, v(CO2= 4,48/22,4 = 0,2 моль. После поглощения СО2 объем смеси составил 11,2-4,48 = 6,72 л, что соответствует 0,3 моль. Оставшиеся газы сгорают по уравнениям:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О, 2СО + О2 = 2СО2 .

Пусть в смеси было x моль СН4 и у моль СО, тогда на сгорание СН4 израсходовано 2x моль О2, а на сгорание СО —у/2 моль O2; всего израсходовано 6,72/22,4 = 0,3 моль О2. Имеем систему:

x + у = 0,32

2x + у/2 = 0,3

Отсюда x = 0,1, у = 0,2. Значит, в исходной смеси было 0,1 моль СН4 (2,24 л, или 20%), 0,2 моль СО (4,48 л. или 40%) и 0,2 моль СO2 (4,48 л или 40%).

Ответ. 20% СН4, 40% СО, 40% СО2.

Алкины.


Задача 1. Напишите структурные формулы изомерных ацетиленовых углеводородов состава С7Н12, главная цепь которых состоит из пяти углеродных атомов, и назовите их.

Решение. Тройная связь в главной цепи может находиться в положениях 1 и 2:

С – С – С – С ? С     С – С – О ? С - С

В первом случае возможны четыре структурных изомера (две группы -СН3 в положениях 3,3; 3,4; 4,4 или одна группа -С2Н5 в положении 3):

http://www.himhelp.ru/pics/233_1522480646.gif

3,3-диметилпентин-1                      4,4-диметилпентин-1

http://www.himhelp.ru/pics/234_1070734002.gif

3.4-диметилпентин-1                      3-этилпентин-1

Во втором случае возможен единственный изомер, когда две метильные группы находятся в положении 4:

http://www.himhelp.ru/pics/235_985789895.gif

4,4-диметилпентин-2

 Ответ. 5 изомеров.

Задача 2. При пропускании смеси пропана и ацетилена через склянку с бромной водой масса склянки увеличилась на 1,3 г. При полном сгорании такого же количества исходной смеси углеводородов выделилось 14 л (н.у.) оксида углерода (IV). Определите массовую долю пропана в исходной смеси.

Решение. Ацетилен поглощается бромной водой:

НC ? СH + 2Вr? НСВr2 -СНВr2 .

1,3 г - это масса ацетилена. v(C2H2) = 1,3/26 = 0,05 моль. При сгорании этого количества ацетилена по уравнению

2Н2 + 5О2 = 4СО2 + 2Н2О

выделилось 2-0,05 = 0,1 моль СО2. Общее количество СО2 равно 14/22,4 = 0,625 моль. При сгорании пропана по уравнению

С3Н8 + 5О2 = ЗСO2 + 4Н2О

выделилось 0,625 - 0,1  = 0,525 моль СО2, при этом в реакцию вступило 0,525/3 = 0,175 моль С3Н8 массой 0,175 - 44 = 7,7 г.

Общая масса смеси углеводородов равна 1,3+7,7 = 9,0 г, а массовая доля пропана составляет: (С3Н8) = 7,7/9,0 = 0,856, или 85,6%.

Ответ. 85,6% пропана.

Задача 3. Как химическим путем выделить бутин-2 из его смеси с бутином-1?

Решение. Смесь следует пропустить через аммиачный раствор оксида серебра. При этом бутин-1 поглотится за счет реакции

СН3 - СН2 - С ?СН + [Ag(NH3)2]OH ? CH3 - CH2 - C ?CAg? + 2NH3 + Н2О.

 Бутин-2 не реагирует с [Ag(NH3)2]OH и улетучится в чистом виде.

Задача 4. Эквимолярная смесь ацетилена и формальдегида полностью прореагировала с 69,6 г оксида серебра (аммиачный раствор). Определите состав смеси (в % по массе).

Решение. Оксид серебра реагирует с обоими веществами в смеси:

НС ? СН + Аg2О ? AgC ? CAg? + Н2О,

СН2О + 2Аg2О  ? 4Аg? + СО2 + Н2О.

(Уравнения реакции записаны в упрощенном виде).

Пусть в смеси содержалось по х моль С2Н2 и СН2О. Эта смесь прореагировала с 69,6 г оксида серебра, что составляет 69,6/232 = 0,3 моль. В первую реакцию вступило х моль Аg2О, во вторую — 2х моль Аg2О, всего — 0,3 моль, откуда следует, что х = 0,1.

m(C2H2) = 0,1 - 26 = 2,6 г; m(CH2O) = 0,1-30 = 3,0 г; общая масса смеси равна 2,6+3,0 = 5,6 г. Массовые доли компонентов в смеси равны: (С2Н2) = 2,6/5,6 = 0,464, или 46,4%; (СН2О) = 3,0/5,6 = 0,536, или 53,6%.

Ответ. 46,4% ацетилена, 53,4% формальдегида.

Задача 5. Дихлоралкан, в котором атомы хлора находятся у соседних атомов углерода, обработали избытком спиртового раствора щелочи. Масса выделившегося газа оказалась в 2,825 раза меньше массы исходного дихлоралкана. Установите строение исходного соединения и продукта реакции.

Решение. При обработке дихлоралкана избытком спиртового раствора щелочи отщепляются две молекулы хлороводорода и образуется алкин:

                                С2Н5ОН

        CnH2nCl2 + 2KOH    ?   CnH2n-2? + 2KCl + 2Н2О.

Согласно уравнению реакции, из 1 моль СnН2nСl2 массой (14n + 71) г выделяется 1 моль СnН2n-2 массой (14n-2) г. По условию,

(14n - 2) • 2,825 = 14n + 71,

откуда n = 3. Искомый алкин — пропин, СН– С ? СН, он образуется из 1,2-дихлорпропана:




С2Н5ОН




СН3СНСl - СН2Сl + 2КОН

?

CH3C ? CH ? + 2KCl + 2Н2О

 Ответ. 1,2-дихлорпропан; пропин.

Гидроксильные соединения.


Задача 1.  Этиленовый углеводород присоединяет 6,72 л (н.у.) хлороводорода. При гидролизе продукта реакции водным раствором гидроксида натрия при нагревании образуется 22,2 г предельного одноатомного спирта, содержащего три метильные  группы. Определите строение исходного углеводорода и полученного спирта.

Решение. Запишем уравнения реакций:

СnН2n + НСl  ?  СnН2n+1Сl,

CnH2n+1Cl + NaOH ?  CnH2n+1OH + NaCl.

v(HCl) = 6,72/22,4 = 0,3 моль. Согласно уравнениям реакций, v(CnH2n+1OH) = v(CnH2n+1Cl) = v(HCl) = 0.3 моль. Молярная масса спирта равна:M(CnH2n+1OH) = 22,2/0,3 = 74 г/моль, откуда n = 4. Следовательно, молекулярная формула спирта — С4Н9ОН.

Из четырех спиртов состава С4Н9ОН только третичный спирт (2-метилпропанол-2, или трет-бутиловый спирт) содержит три метильные группы. В состав молекулы этого спирта входит разветвленный углеродный скелет, следовательно, исходный алкен состава С4Н8 тоже имел разветвленный скелет. Это 2-метилпропен. Уравнения реакций:

http://www.himhelp.ru/pics/266_1595171711.gif

Ответ. 2-метилпропен; трет-бутанол.

Задача 2. Соединение неизвестного строения медленно реагирует с натрием, не окисляется раствором дихромата натрия, с концентрированной соляной кислотой реагирует быстро с образованием алкилхлорида, содержащего 33,3% хлора по массе. Определите строение этого соединения.

Решение. Характер реакций с Na, с Na2Cr2O7 и с HCl свидетельствует о том, что неизвестное вещество — третичный спирт, при реакции с HClобразуется третичный алкилхлорид:

ROH + HCl ? RCl + Н2О.

Один моль RCl содержит один моль Cl массой 35,5 г, что составляет 33,3% от общей массы, следовательно молярная масса алкилхлорида равна:M(RCl) = 35,5/0,333 = 106,5 г/моль, а молярная масса углеводородного радикала равна: M(R) = 106,5-35,5 = 71 г/моль. Единственный радикал с такой молярной массой -С5Н11.

Третичные спирты имеют общую формулу:

http://www.himhelp.ru/pics/267_1222006344.gif

Один атом углерода из пяти соединен с гидроксильной группой, а четыре атома входят в состав трех радикалов. Разбить четыре атома углерода на три радикала можно единственным способом: два радикала СН3 и один радикал С2Н5. Искомый спирт 2-метилбутанол-2:

http://www.himhelp.ru/pics/268_1939847395.gif

Ответ. 2-метилбутанол-2.

Задача 3. Расположите в порядке возрастания кислотности следующие вещества: фенол, сернистая кислота, метанол. Приведите уравнения химических реакций, подтверждающие правильность выбранной последовательности.

Решение. Правильный ряд выглядит так: СН3ОН < С6Н5ОН < H2SO3.

Фенол сильнее метанола, поскольку фенол реагирует с растворами щелочей, а метанол — нет:

С6Н5ОН + NaOH = C6H5ONa + H2O , СН3ОН + NaOH —I?

Далее воспользуемся правилом, согласно которому более сильная кислота вытесняет более слабую из ее солей.

C6H5ONa + SO2 + H2O = С6Н5ОН + NaHSO3 .

Фенол вытесняется сернистой кислотой из фенолята натрия, следовательно, сернистая кислота сильнее фенола.

Задача 4. При действии избытка натрия на смесь этилового спирта и фенола выделилось 6,72 л водорода (н.у.). Для полной нейтрализации этой же смеси потребовалось 25 мл 40%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,4 г/мл). Определите массовые доли веществ в исходной смеси.

Решение. С натрием реагируют и этанол, и фенол:

2Н5ОН + 2Na ? 2C2H5ONa + Н2?,

6Н5ОН + 2Na ? 2C6H5ONa + Н2?,

а с гидроксидом калия -только фенол:

С6Н5ОН + KОН ? С6Н5ОK + Н2О.

v(KOH) = 25-1,4-0,4 / 56 = 0,25 моль = v(C6H5OH).

Из 0,25 моль фенола в реакции с натрием выделилось 0,25/2 = 0,125 моль Н2, а всего выделилось 6,72/22,4 = 0,3 моль Н2. Оставшиеся 0,3-0,125 = 0,175 моль Н2 выделились из этанола, которого израсходовано 0,175-2 = 0,35 моль.

Массы веществ в исходной смеси: m(С6Н5ОН) = 0,25-94 = 23,5 г, m(С2Н5ОН) = 0,35-46 = 16,1 г. Массовые доли: (С6Н5ОН) = 23,5 / (23,5+16,1) = 0,593, или 59,3%, (С2Н5ОН)= 16,1 /(23,5+16,1) = 0,407, или 40,7%.

Ответ. 59,3% фенола, 40,7% этанола.

Задача 5. Среди изомеров состава С7Н7ОK выберите такой, из которого в две стадии можно получить соединение состава С7Н6ОВr2.

Решение. Изомеры состава С7Н7ОK могут быть производными метилфенолов (крезолов) или бензилового спирта — простейшего ароматического спирта:

http://www.himhelp.ru/pics/269_847523506.gif

Вещество состава С7Н6ОВr2 - это дибромпроизводное от С7Н8О, которое можно получить по реакции с любой неорганической кислотой (фенол, его гомологи и ароматические спирты — очень слабые кислоты). Два атома водорода можно заместить на два атома брома в бензольном кольце под действием бромной воды, если с бензольным кольцом соединена группа ОН, и при этом одно из орто- и пара-положений по отношению г группе ОН занято группой СН3 (если все эти положения будут свободны от заместителей, то образуется трибромпроизводное). Этому условию удовлетворяют 2-метилфенол (о-крезол) и 4-метилфенол (n-крезол). Таким образом, схема реакций выглядит следующим образом (на примере 2-метилфенолята калия):

http://www.himhelp.ru/pics/269_847523506.gif

Аналогичная схема справедлива для 4-метилфенолята калия.

Ответ. 2-метилфенолят калия или 4-метилфенолят калия.

Карбоновые кислоты.


Задача 1. Каким образом можно осуществить реакции: ацетат натрия ? уксусная кислота ? хлоруксусная кислота? Напишите уравнения реакций.

Решение. Уксусная кислота — слабая, поэтому сильные кислоты вытесняют ее из ее солей: CH3COONa + HCl = СН3СООН + NaCl.

Уксусная кислота на свету реагирует с хлором:

СН3СООН + Сl2 = СН2СlСООН + HCl?.

Задача 2. Как можно получить пропионовую кислоту из бромэтана?

Решение. СН3СН2Br ? СН3СН2СООН.

В молекуле пропионовой кислоты содержится три атома углерода, а в молекуле бромэтана — два. Дополнительный атом углерода можно ввести в состав молекулы, используя реакцию замещения с цианидом калия:

CH3CH2Br + KCN ? CH3CH2CN + КBr.

В этой реакции образуется нитрил пропионовой кислоты (этилцианид), который гидролизуется при нагревании с образованием пропионата аммония:

CH3CH2CN + 2Н2О  ? СН3СН2СООМН4.

Подкисление раствора пропионата аммония дает пропионовую кислоту:

CH3CH2COONH4 + HCl  ? СН3СН2СООН + NH4Cl.

Другой способ решения этой задачи связан с использованием магнийорганических соединений и может быть проиллюстрирован схемой:

Мg                   СО2.                     Н2О
    С2Н5Br  ?  С2Н5МgBr    ?  С2Н5СООМgBr     ?  С2Н5СООН

Задача 3. Напишите схему превращений, с помощью которой из 3,3,3-трихлорпропена можно получить 3-гидроксипропановую кислоту. Укажите условия проведения реакций.

Решение. Хлороводород присоединяется к 3,3,3-трихлорпропену против правила Марковникова за счет -/-эффекта группы ССl3:

ССl3-СН=СН2 + HCl ?ССl3-СН2-СН2Сl.

Гидролиз образующегося тетрахлорпроизводного водным раствором КОН дает (после подкисления) гидроксикислоту:

CCl3CH2CH2Cl + 4KOH ? НООС-СН2-СН2ОН + 4KCl + Н2О

Задача 4. Уксусную кислоту массой 5,40 г поместили в сосуд объемом 4,50 л и нагрели до температуры 200 °С. Давление паров при этом составило 43,7 кПа. Определите число молекул димера уксусной кислоты в газовой фазе.

Решение. В парах уксусная кислота находится частично в виде димеров, а частично в виде отдельных молекул:

х моль       х/2 моль
2СН3СООН  ? (СН3СООН)2

Исходное количество уксусной кислоты: v(CH3COOH) = m/ M = 5,4 / 60 = 0,09 моль. Пусть в реакцию димеризации вступило х моль    СН3СООН, тогда образовалось х/2 моль димера (СН3СООН)2 и осталось (0,09 - х) моль СН3СООН. Общее количество веществ в газовой фазе равно:

v = PV / (RT) = 43,7 * 4,50 / (8,31 * 473) = 0,05 = х/2 + (0,09 – х),

откуда х = 0,08 моль. Число молекул димера уксусной кислоты в газовой фазе равно:

N[(СН3СООН)2] = v * NA = 0,08 / 2 * 6,02*1023 = 2,408*1022.

Ответ. 2,408*1022 молекул (СН3СООН)2.

Задача 5. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей схеме:

http://www.himhelp.ru/pics/310_1355943094.gif

Решение.

1) Этанол окисляется до ацетата натрия хроматом натрия в щелочном растворе:

ЗС2Н5ОН + 4Na2CrO4 + 7NaOH + 4H2O = 3CH3COONa + 4Na3[Cr(OH)6].

2) Этилацетат гидролизуется под действием щелочей:

СН3СООС2Н5 + NaOH = CH3COONa + С2Н5ОН.

3) Этанол окисляется до уксусной кислоты дихроматом калия в кислом растворе:

2Н5ОН + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5СН3СООН + 2K2SO4 +4MnSO4 + 11H2O.

4) Этилацетат можно получить из ацетата натрия действием этилиодида:

CH3COONa + C2H5I = СН3СООС2Н5 + Nal.

5) Уксусная кислота — слабая, поэтому сильные кислоты вытесняют ее из ацетатов:               

CH3COONa + HCl = СН3СООН + NaCl

6) Сложный эфир образуется при нагревании уксусной кислоты с этанолом в присутствии серной кислоты:




H2SO4




СН3СООН + С2Н5ОН

http://www.himhelp.ru/pics/309_1774269456.gif

СН3СООС2Н5 + Н2О

 










http://www.himhelp.ru/imgs/td3.gif




http://www.himhelp.ru/imgs/td4.gif



Углеводы.


Задача 1. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения: сахароза ? глюкоза ? глюконовая кислота?

Решение. Сахароза гидролизуется при нагревании в подкисленном растворе:

http://www.himhelp.ru/pics/321_1506056622.gif

Глюкоза окисляется свежеосажденным гидроксидом меди (II) с образованием глюконовой кислоты (С6Н12О7):

http://www.himhelp.ru/pics/322_1636017615.gif

Задача 2. Полученное из глюкозы соединение С3Н6О3 в реакции с натрием образует соединение состава C3H4Na2O3, с карбонатом кальция — С6Н10СаО6, с этанолом в присутствии серной кислоты — С5Н10О3. Назовите это соединение и напишите уравнения реакций.

Решение. При молочнокислом брожении из глюкозы получается молочная (2-гидроксипропановая) кислота:

С6Н12О? 2СН3-СН(ОН)-СООН.

В реакции молочной кислоты с натрием участвуют и гидроксильная и карбоксильная группы:

СН3-СН(ОН)-СООН + 2Na  ? CH3-CH(ONa)-COONa + H2?

С карбонатом кальция и с этанолом молочная кислота реагирует как обычная карбоновая кислота:

СаСО3 + 2СН3СН(ОН)СООН ? (СН3СН(ОН)СОО)2Са + CO2? + Н2О,


t, H+
СН3СН(ОН)СООН+С2Н5ОН    ?   СН3СН(ОН)СООС2Н52О.

Задача 3. Вещество состава С6Н12О5Сl2 при гидролизе в водном растворе образует смесь пираноз А и Б, причем фрагменты А входят в состав целлюлозы. Напишите структурные формулы веществ А и Б, а также уравнения соответствующих реакций.

Решение. Фрагменты А входят в состав целлюлозы, следовательно А — ?-глюкоза (изображена в пиранозной форме, т.е. в форме 6-членного цикла):

http://www.himhelp.ru/pics/323_650596893.gif

А- ? -глюкоза

Смесь линейной формы глюкозы, ?-глюкозы и ?-глюкозы образуется при гидролизе следующего дихлорида:

СН2ОН-(СНОН)4-СНСl2 + Н2О ? С6Н12О6 + 2HCl

(гидролиз дихлоридов — один из способов получения альдегидов).

Вещество Б — ?-глюкоза в пиранозной форме:

http://www.himhelp.ru/pics/324_186504361.gif

Б - ?-глюкоза

Задача 4. Массовая доля крахмала в картофеле составляет 20%. Рассчитайте массу глюкозы, которая может быть получена из картофеля массой 405 кг. Выход продукта равен 70%.

Решение. Составляем уравнение реакции гидролиза крахмала, в результате которой образуется глюкоза:

http://www.himhelp.ru/pics/325_757254753.gif

Рассчитаем массу крахмала в картофеле:

http://www.himhelp.ru/pics/326_840650500.gif

Определяем количество вещества крахмала:

http://www.himhelp.ru/pics/327_1523728875.gif

Из уравнения реакции гидролиза крахмала следует

http://www.himhelp.ru/pics/328_1918896186.gif

откуда получаем

n(глюкозы) = x∙n (крахмала);

http://www.himhelp.ru/pics/329_2027301296.gif

 Вычисляем массу глюкозы, которую можно получить при количественном выходе:

m(глюкозы) = n(глюкозы)М(глюкозы); m(глюкозы) = 0,5∙180 кг = 90 кг.

Учитывая массовую долю выхода продукта, рассчитаем массу реально полученной глюкозы:

http://www.himhelp.ru/pics/330_1710377867.gif ;  http://www.himhelp.ru/pics/331_1702892339.gif

Синтетические полимеры.


Задача 1. 28,2 г фенола нагрели с избытком формальдегида в присутствии кислоты. При этом образовалось 5,116 г воды. Определите среднюю молярную массу полученного высокомолекулярного продукта реакции, считая, что поликонденсаиия протекает только линейно, и фенол полностью вступает в реакцию.

Решение. Уравнение линейной поликонденсации фенола и формальдегида можно записать следующим образом:

http://www.himhelp.ru/pics/422_2411096.gif

Согласно этому уравнению, отношение количеств воды и фенола равно (и-1)/и, что позволяет найти значение n. v(C6H5OH) = 28,2/94 = 0,300 моль,v(H2O) = 5,116/18 = 0,2842 моль.

v(H2O) / v(C6H5OH) = 0,2842 / 0,300 = (n-1) / n, откуда n = 19. Молярная масса продукта конденсации равна:

М = М(С6Н4ОН) + 17-M(СН2С6Н3ОН) + M(СН2С6Н4ОН) = 93 + 17-106+ 107 = 2002 г/моль.

Ответ. 2002 г/моль.

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации