Задача 54 (9-2

Ответы на тест
1-1,2,3
2-1
3-2
4-1,4
5-2,4
6-1,2
7-2,3,4
8-4
9-3
10-1,2
Задача 1
Из 6,8 г непредельного углеводорода в результате реакции с бромом образуется 22,8
г дибромида. Известно, что продукт гидрирования исходного углеводорода
взаимодействует с хлором при нагревании и освещении, образуя только одно
монохлорпроизводное. Установите структуру непредельного углеводорода.
РЕШЕНИЕ
М(Вr2)= 160 г/моль.
Навеска непредельного углеводорода массой 6,8 г присоединяет (22,8 – 6,8) = 16,0 г,
или 16/160 = 0,100 моль, брома.
Если углеводород имеет степень непредельности а, то его молярная масса будет
равна
6,8
 а =68а г/моль.
0,1
Резонно сначала рассмотреть вариант с а = 1, тогда единственная реальная
молекулярная формула – С5Н8. Присоединение лишь 1 моль брома свидетельствует о том,
что углеводород является циклоалкеном. Условию задачи удовлетворяет лишь
циклопентен, который подвергался следующим превращениям:
Легко убедиться в том, что другие циклоалкены С5Н8 условию не удовлетворяют,
поскольку при гидрировании дают циклоалканы, в которых не все атомы водорода
пространственно равнозначны.
Задача 2
При прокаливании 30,08 г неизвестного кристаллического вещества синего цвета
выделяется бурый газ и образуется 11,68 г твердого остатка черного цвета. Установите,
что собой представляет исходное вещество.
РЕШЕНИЕ
Бурым газом, выделяющимся при прокаливании синих кристаллов, скорее всего
является диоксид азота – NО2. Этот газ выделяется при прокаливании большинства
нитратов металлов. Твердым остатком может быть оксид металла или металл.
Синим веществом, дающим при прокаливании черный остаток, может быть какойлибо кристаллогидрат нитрата меди (П) (поскольку безводные соли меди бесцветны).
Тогда разложение происходит по схеме:
2Cu(NО3)2 · хH2О = 2CuO + 4NО2↑ + О2↑ + 2х H2О↑.
1
М(СuО) = 79,55 г/моль. При прокаливании навески образовалось 11,68 г, или
11,68
 0,1468 моль СuО. Согласно стехиометрии количество кристаллогидрата такое же,
79,55
30,08
а значит, его молярная масса
 204,9г / моль . Тогда исходная соль имела состав –
0,1468
Cu(NО3)2 · Н2О.
Задача 3
Теплоты сгорания метана и водорода соответственно равны 890 кДж/моль и 284
кДж/моль. При сгорании 6,72 л (н.у.) водородно-метановой смеси выделилось 146 кДж
теплоты. Какой объем (н. у.) кислорода был израсходован при этом?
РЕШЕНИЕ
Запишем термохимические уравнения горения газов:
СН4+ 2О2 = СО2 + 2Н2О + 890 кДж;
Н2 + 0,5О2 = Н2О + 284 кДж.
Общее число молей газов в смеси
6,72
 0,300 моль.
22,4
Пусть в исходной системе было х моль метана, тогда химическое количество
водорода в смеси равно (0,300 – х) моль.
Энергетический баланс процесса сгорания можно записать в виде уравнения:
890 х + 284 (0,300 – х) = 146, решая которое, получим: х = 0,100.
Это означает, что сожгли смесь 0,100 моль СН4 и 0,200 моль Н2.
В соответствии со стехиометрией уравнений горения на сжигание необходимо
затратить (0,100 · 2 + 0,200 · 0,5) = 0,300 моль, или 0,300 · 22,4 = 6,72 л, О2.
Задача 4
Белый порошок, представляющий собой смесь трех веществ, обработали избытком
горячей воды. При этом выделилось 11,55 дм3 смеси метана и ацетилена с плотностью
0,883 г/дм3 (объем и плотность измерены при 40,0 °С и 1,00 атм). После упаривания
раствора, образующегося при обработке белого порошка водой, и прокаливания сухого
остатка в качестве единственного продукта получено 23,7 г метаалюмината кальция.
а) Определите качественный состав исходной смеси.
б) Напишите уравнения протекающих процессов.
РЕШЕНИЕ
а) Установим состав газовой смеси.
Химическое количество газа: n 
pV
101,3  11,5

 0,450 моль
RT 8,314  (273  40)
Такое количество газа имеет массу 0,883·11,55=10,2 г, следовательно, средняя молярная
масса газовой смеси равна
10,2
 22,7 г / моль
0,450
М(СН4)= 16,0 г/моль; М(С2Н2) = 26,0 г/моль.
Пусть объемная доля ацетилена в исходной смеси равна х, тогда выполняется
соотношение: 26,0х + 16,0(1– х) = 22,7, откуда х = 0,67.
2
Химическое количество ацетилена в смеси равно 0,450 · 0,67 = 0,30 моль, а химическое
количество метана – (0,450 – 0,30) = 0,15 моль. Состав газа наталкивает на мысль, что в
исходной смеси присутствовали карбиды алюминия и кальция:
А14С3 + 12Н2О = 4А1(ОН)3 + 3CH4↑;
СаС2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + C2H2↑.
М(Ca(A1О2)2)=158 г/моль.
После прокаливания остатка получено 23,7/158 = 0,150 моль Ca(A1О2)2.
Исходя из количества данного вещества, исходная смесь содержала 0,150 моль
карбида кальция.
Поскольку образовалось 0,150 моль метана, то в исходной системе присутствовало
0,050 моль карбида алюминия.
Однако при таком составе необъяснимо происхождение еще 0,150 моль ацетилена и
0,100 моль атомов алюминия.
Единственный вариант разрешения этого противоречия – то, что третьим веществом
является ацетиленид алюминия состава А12(С2)3.
При таком составе удается удовлетворить всем условиям задачи.
б) Протекали реакции:
А12(С2)3 + 6Н2О = 2А1(ОН)3 + 3C2H2↑;
А14С3 + 12Н2О = 4А1(ОН)3 + 3CH4↑;
СаС2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + C2H2↑;
Са(ОН)2 + 2А1(ОН)3 = Са[А1(ОН)4]2;
Са[А1(ОН)4]2 = Са(А1О2)2 + 4Н2О.
3