Решение рассчетных задач по органической химии

Вычисление массы воды, которая образуется при сгорании метана

Задача 71.
Вычислите массу воды Н₂О, которая образуется при сгорании 320 г СН₄.
Дано:
М(CH₄) = 16 г/моль;
m(CH₄) = 320 г
Найти:
m(H₂O) = ?
Решение:
Уравнение реакции горения метана имеет вид:

CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂

Из уравнения реакции следует, что при сгорании 1 моль СН₄ образуется 2 моль Н₂О, т.е. n(CH₄) = 2n(Н₂О) или n(H₂O) =2n(CH₄).

Рассчитаем количество метана:

n(CH₄) = m(CH₄)/M(CH₄) = 320/16 = 20 моль.

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Рассчитаем массу воды, образующейся при сгорании метана:

m(H₂O) = 2n(CH₄) ^. M(H₂O) = (2 ^. 20) ^. 18 = 720 г.

Ответ: m(H₂O) = 720 г.
 

Вычисление массы дихлорпропана, который образуется при хлорировании

Задача: 72. 
Расчитайте массу дихлорпропана, который образуется при хлорировании 112 л С3Н8 (н.у.).
Дано:
V(C₃H8) = 112 л;
M(C₃H₆Cl₂) = 113 г/моль.
Найти:
m(C₃H₆Cl₂) = ?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

C₃H₈ + 2Cl₂ = C₃H₆Cl₂ + 2HCl

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль C₃H₈ образуется 1 моль C₃H₆Cl₂, т.е. n(C₃H₈) = n(C₃H₆Cl₂).

Рассчитаем количество дихлорпропана:

Видео:Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.Скачать

Так как n(C₃H₈) = n(C₃H₆Cl₂), то и V(C₃H₈) = V(C₃H₆Cl₂).

Тогда

n(C₃H₆Cl₂) = V(C₃H₆Cl₂)/Vm = 112/22,4 = 5 моль.

Рассчитаем массу дихлорпропана:

m(C₃H₆Cl₂) = n(C₃H₆Cl₂) ^. M(C₃H₆Cl₂) = 5 моль ^. 113 г/моль = 565 г.

Ответ: m(C₃H₆Cl₂) = 565 г.
 

Пиролиз этана

Задача 73.
Определите объем водорода (н.у), который может быть получен при пиролизе 600 г этана С₂Н₆.
Дано:
М(C₂H₆) = 30 г/моль;
m(C₂H₆) = 600 г;
Найти:
v(H₂) = ?
Решение:
Уравнение пиролиза этана имеет вид:

Видео:Органика. Решение задачи на определение состава вещества по продуктам его сгорания.Скачать

C₂H₆ (t)= C₂H₄ + H₂

Из уравнения реакции пиролиза этана следует, что при пиролизе 1 моль С₂Н₆ образуется 1 моль Н₂, т.е. n(С₂Н₆) = n(Н₂).

Рассчитаем количество этана:

n(С₂Н₆) = m(С₂Н₆)/М(С₂Н₆) = 600/30 = 20 моль.

Рассчитаем объем водорода, выделенный при пиролизе этана:

Так как n(С₂Н₆) = n(Н₂), то V(С₂Н₆) = V(Н₂)

Тогда

Видео:Расчет выхода продукта от теоретически возможного. 10 класс.Скачать

V(Н₂) = V(С₂Н₆) = n(С₂Н₆) ^. Vm = 20 ^. 22,4 = 44,8 л.

Ответ: V(H₂) = 44,8 л.
 

Определение строения органического вещества по его реакциям с другими веществами

Задача 74.
Какое вещество образуется при окислении глицерина перманганатом калия? Дайте название этому веществу по систематической номенклатуре. Назовите это вещество 
Решение:
СООНС(О)СООН 

Процесс окисления многоатомных спиртов происходит ступенчато. При  жестком окислении глицерина перманганатом в присутствии ионов Н⁺ возможно окисление первичных спиртовых групп до карбоксильных (-СООН), а вторичных — до кетонных (=О): 

СН₂(ОН)СН(ОН)СН₂(ОН) + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → СООНС(О)СООН + 2MnSO₄ + К₂SO₄ + 6H₂O 

СООНС(О)СООН — 2-оксопропандиовая кислота или 2-оксомалоновая кислота, а также 2-оксометандикарбоновая кислота.

Видео:10 класс(база).Решение задач на нахождение формулы по продуктам сгорания и массовой доли элемента.Скачать

Задача 75.
Вещество C₃H₆O взаимодействует с цианистым водородом, гидразином, но не вступает в реакции «серебряного зеркала». Каково его строение и что это за вещество?
Решение:
Вещество состава C₃H₆O может быть и альдегидом и спиртом, и кетоном. Спирты не реагируют с цианистым водородом и гидразином. Альдегиды и кетоны реагируют с цианистым водородом и гидразином, но кетоны не дают реакцию «серебряного зеркала». Значит, данное вещество может являться кетоном. Реакция «серебряного зеркала» может использоваться как качественная реакция на альдегиды, значит, С₃Н₆О — кетон (ацетон, пропанон). 
1. Реакция С₃Н₆О с HCN
Реакция с синильной кислотой приводит к a-оксинитрилам: 

(CH₃)₂CO + HCN = (CH₃)₂C(OH)CN

Далее оксинитрил омылятся и, из него получается a-гидроксикислота:

(CH₃)₂C(OH)CN + 2Н₂О = (CH₃)₂C(OH)CООН + NH₃

2. Реакция C₃H₆O с гидразином
При действии на альдегиды и кетоны самого гидразина H₂N—NH₂ получаются или гидразоны, если с гидразином реагирует одна молекула альдегида или кетона или так называемые азины (альдазины и кетазины), если в реакцию вступают две молекулы:

(СН₃)₂-С=О + H₂N—NH₂ = (СН₃)₂-С=N—NH₂ (гидразондиметилкетона) + H²О;
2(СН₃)₂-С=О + 2H₂N—NH₂ = (СН₃)₂-С=N—N=C-(СН₃)₂(кетазин) + 2H₂O.

Значит, C₃H₆O — кетон (ацетон, пропанон, диметилкетон).
 

Изомерия алкенов на примере гексена-1

Задача 76.
Приведите все возможные изомеры для вещества C₆Н₁₂. Приведите краткие структурные формулы и назвите эти вещества.
Решение:
Для вещества C₆Н₁₂ характерны 17 изомеров:
CH₂=CH-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ (гексен-1)
CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₂-CH₃ (2-метилпентен-1)
CH₂=CH-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ (3-метилпентен-1)
CH₂=CH-CH₂-CH(CH₃)-CH₃ (4-метилпентен-1)
CH₃-C(CH₃)=CH-CH₂-CH₃ (2-метилпентен-2)
CH₂=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃ (2-этилбутен-1)
CH₂=C(CH₃)-CH(CH₃)-CH₃ (2,3-диметилбутен-1)
CH₂=CH-C(CH₃)₂-CH₃ (3,3-диметилбутен-1)
CH₃-C(CH₃)=C(CH₃)-CH₃ (2,3-диметилбутен-2)
CH₃-CH=CH-CH₂-CH₂-CH₃ (цис-гексен-2)
CH₃-CH=CH-CH₂-CH₂-CH₃ (транс-гексен-2)
CH₃-CH₂-CH=CH-CH₂-CH₃ (цис-гексен-3)
CH₃-CH₂-CH=CH-CH₂-CH₃ (транс-гексен-3)
CH₃-CH=C(CH₃)-CH₂-CH₃ (цис-3-метилпентен-2)
CH₃-CH=C(CH₃)-CH₂-CH₃ (транс-3-метилпентен-2)
CH₃-CH=CH-CH(CH₃)-CH₃ (цис-4-метилпентен-2)
CH₃-CH=CH-CH(CH₃)-CH₃ (транс-4-метилпентен-2)