Номер 344, страница 80 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.344. Определите молекулярную формулу монохлоралкана, если известно, что в результате его взаимодействия с иодидом натрия образуется продукт, массовая доля углерода в котором 2,166 раза меньше, чем в исходном монохлоралкане.

Дано:

Найти:

Молекулярную формулу монохлоралкана - $C_nH_{2n+1}Cl$

Решение:

1. Запишем общую формулу монохлоралкана: $C_nH_{2n+1}Cl$.

2. Запишем уравнение реакции взаимодействия монохлоралкана с иодидом натрия. Это реакция нуклеофильного замещения (реакция Финкельштейна), в результате которой атом хлора замещается на атом иода:

$C_nH_{2n+1}Cl + NaI \rightarrow C_nH_{2n+1}I + NaCl$

Продукт, о котором идет речь в задаче, — это моноиодалкан с общей формулой $C_nH_{2n+1}I$.

3. Выразим молярные массы исходного монохлоралкана ($M_1$) и полученного моноиодалкана ($M_2$). Используем относительные атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(Cl)=35.5$, $Ar(I)=127$.

$M_1(C_nH_{2n+1}Cl) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+1) + 35.5 = 14n + 36.5$

$M_2(C_nH_{2n+1}I) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+1) + 127 = 14n + 128$

4. Запишем формулы для массовых долей углерода ($\omega(C)$) в каждом из соединений. Масса углерода в молекуле в обоих случаях равна $12n$.

Массовая доля углерода в монохлоралкане:

$\omega_{1}(C) = \frac{12n}{M_1} = \frac{12n}{14n + 36.5}$

Массовая доля углерода в моноиодалкане:

$\omega_{2}(C) = \frac{12n}{M_2} = \frac{12n}{14n + 128}$

5. Согласно условию, массовая доля углерода в продукте (моноиодалкане) в 2,166 раза меньше, чем в исходном монохлоралкане. Составим уравнение:

$\frac{\omega_{1}(C)}{\omega_{2}(C)} = 2.166$

$\frac{\frac{12n}{14n + 36.5}}{\frac{12n}{14n + 128}} = 2.166$

После сокращения $12n$ в числителе и знаменателе получаем:

$\frac{14n + 128}{14n + 36.5} = 2.166$

6. Решим полученное уравнение относительно $n$:

$14n + 128 = 2.166 \cdot (14n + 36.5)$

$14n + 128 = 30.324n + 79.059$

$30.324n - 14n = 128 - 79.059$

$16.324n = 48.941$

$n = \frac{48.941}{16.324} \approx 3$

Поскольку $n$ — это число атомов углерода, оно должно быть целым. Следовательно, $n=3$.

7. Определим молекулярную формулу монохлоралкана, подставив $n=3$ в общую формулу $C_nH_{2n+1}Cl$:

$C_3H_{2 \cdot 3 + 1}Cl \rightarrow C_3H_7Cl$

Ответ: $C_3H_7Cl$