Номер 116, страница 42 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.116. Алкен массой 25,2 г обработали избытком хлороводорода. При этом получился хлоралкан массой 47,1 г. Определите молекулярную формулу алкена и запишите уравнение реакции гидрохлорирования.

Дано:

масса алкена $m(\text{C}_n\text{H}_{2n}) = 25,2 \text{ г}$
масса хлоралкана $m(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl}) = 47,1 \text{ г}$

Найти:

молекулярную формулу алкена - ?
уравнение реакции гидрохлорирования - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции гидрохлорирования алкена в общем виде. Алкены имеют общую формулу $\text{C}_n\text{H}_{2n}$. Реакция с хлороводородом ($\text{HCl}$) является реакцией присоединения по двойной связи:

$\text{C}_n\text{H}_{2n} + \text{HCl} \rightarrow \text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl}$

2. Согласно закону сохранения массы, масса продуктов реакции равна массе вступивших в реакцию веществ. В данном случае, масса образовавшегося хлоралкана равна сумме масс исходного алкена и прореагировавшего хлороводорода. Отсюда можно найти массу хлороводорода, который присоединился к алкену:

$m(\text{HCl}) = m(\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{Cl}) - m(\text{C}_n\text{H}_{2n}) = 47,1 \text{ г} - 25,2 \text{ г} = 21,9 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу хлороводорода, используя относительные атомные массы водорода и хлора ($Ar(\text{H}) \approx 1$, $Ar(\text{Cl}) \approx 35,5$):

$M(\text{HCl}) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (моль) хлороводорода, вступившего в реакцию:

$\nu(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{21,9 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 0,6 \text{ моль}$

5. Из уравнения реакции видно, что алкен и хлороводород реагируют в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества алкена, вступившего в реакцию, также равно 0,6 моль:

$\nu(\text{C}_n\text{H}_{2n}) = \nu(\text{HCl}) = 0,6 \text{ моль}$

6. Зная массу и количество вещества алкена, можно рассчитать его молярную массу:

$M(\text{C}_n\text{H}_{2n}) = \frac{m(\text{C}_n\text{H}_{2n})}{\nu(\text{C}_n\text{H}_{2n})} = \frac{25,2 \text{ г}}{0,6 \text{ моль}} = 42 \text{ г/моль}$

7. Молярную массу алкена можно также выразить через его общую формулу $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (где $n$ - число атомов углерода):

$M(\text{C}_n\text{H}_{2n}) = n \cdot Ar(\text{C}) + 2n \cdot Ar(\text{H}) = 12n + 2n = 14n$

8. Приравняем полученное выражение к найденной молярной массе и определим значение $n$:

$14n = 42$

$n = \frac{42}{14} = 3$

Следовательно, в молекуле алкена содержится 3 атома углерода. Его молекулярная формула - $\text{C}_3\text{H}_{2 \cdot 3}$, то есть $\text{C}_3\text{H}_6$. Этот алкен называется пропен.

9. Запишем уравнение реакции гидрохлорирования пропена:

$\text{C}_3\text{H}_6 + \text{HCl} \rightarrow \text{C}_3\text{H}_7\text{Cl}$

Ответ: молекулярная формула алкена - $\text{C}_3\text{H}_6$; уравнение реакции гидрохлорирования: $\text{C}_3\text{H}_6 + \text{HCl} \rightarrow \text{C}_3\text{H}_7\text{Cl}$.