Номер 8, страница 386 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 53. Цинк - номер 8, страница 386.

Условие.

8. При нагревании 23,55 г монохлорпроизводного предельного углеводорода с избытком цинковой пыли образовалось 12,9 г алкана. Известно, что молекула полученного углеводорода не содержит вторичных атомов углерода.

На основании данных условий задания:

1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы полученного углеводорода;

2) запишите молекулярную формулу алкана;

3) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

4) запишите уравнение описанной в условии задачи реакции, используя структурные формулы веществ.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(C_nH_{2n+1}Cl) = 23,55$ г

$m(C_{2n}H_{4n+2}) = 12,9$ г

Найти:

1) Молекулярную формулу полученного углеводорода

2) Молекулярную формулу алкана

3) Структурную формулу этого вещества

4) Уравнение реакции

Решение:

1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы полученного углеводорода;

Реакция монохлорпроизводного предельного углеводорода (монохлоралкана) с цинковой пылью является реакцией типа Вюрца, в результате которой происходит удвоение углеродного скелета. Общее уравнение реакции:

$2C_nH_{2n+1}Cl + Zn \xrightarrow{t} C_{2n}H_{4n+2} + ZnCl_2$

Молярная масса монохлоралкана $M(C_nH_{2n+1}Cl) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+1) + 35.5 = (14n + 36.5)$ г/моль.

Молярная масса алкана $M(C_{2n}H_{4n+2}) = 12 \cdot 2n + 1 \cdot (4n+2) = (28n + 2)$ г/моль.

Согласно уравнению реакции, количество вещества монохлоралкана в два раза больше количества вещества образовавшегося алкана:

$\nu(C_nH_{2n+1}Cl) = 2 \cdot \nu(C_{2n}H_{4n+2})$

Выразим количество вещества через массу и молярную массу ($\nu = m/M$):

$\frac{m(C_nH_{2n+1}Cl)}{M(C_nH_{2n+1}Cl)} = 2 \cdot \frac{m(C_{2n}H_{4n+2})}{M(C_{2n}H_{4n+2})}$

Подставим известные значения и выражения для молярных масс:

$\frac{23,55}{14n + 36,5} = 2 \cdot \frac{12,9}{28n + 2}$

$\frac{23,55}{14n + 36,5} = \frac{25,8}{28n + 2}$

Решим уравнение относительно n:

$23,55 \cdot (28n + 2) = 25,8 \cdot (14n + 36,5)$

$659,4n + 47,1 = 361,2n + 941,7$

$659,4n - 361,2n = 941,7 - 47,1$

$298,2n = 894,6$

$n = \frac{894,6}{298,2} = 3$

Следовательно, исходный монохлоралкан имел 3 атома углерода ($C_3H_7Cl$), а полученный алкан имеет $2n = 2 \cdot 3 = 6$ атомов углерода.

Молекулярная формула полученного углеводорода (алкана) - $C_{2 \cdot 3}H_{4 \cdot 3 + 2}$, то есть $C_6H_{14}$.

Ответ: $n=3$, молекулярная формула полученного углеводорода $C_6H_{14}$.

2) запишите молекулярную формулу алкана;

На основе вычислений в пункте 1, молекулярная формула полученного алкана, содержащего 6 атомов углерода, имеет вид $C_6H_{14}$.

Ответ: $C_6H_{14}$.

3) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

Исходным веществом является хлорпроизводное пропана $C_3H_7Cl$. Возможны два изомера: 1-хлорпропан ($CH_3-CH_2-CH_2-Cl$) и 2-хлорпропан ($CH_3-CH(Cl)-CH_3$).

При реакции Вюрца для 1-хлорпропана образуется н-гексан:

$CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$

При реакции Вюрца для 2-хлорпропана образуется 2,3-диметилбутан:

$CH_3-CH(CH_3)-CH(CH_3)-CH_3$

По условию задачи, молекула полученного углеводорода не содержит вторичных атомов углерода (атомов C, связанных с двумя другими атомами C).

В молекуле н-гексана есть четыре вторичных атома углерода ($-CH_2-$ группы), поэтому этот вариант не подходит.

В молекуле 2,3-диметилбутана все атомы углерода являются либо первичными (связаны с одним атомом С, это $CH_3-$ группы), либо третичными (связаны с тремя атомами С, это $-CH(CH_3)-$ группы). Вторичных атомов углерода нет. Этот вариант соответствует условию.

Структурная формула 2,3-диметилбутана:

$ \begin{array}{ccc} & CH_3 & CH_3 & \\ & | & | & \\ CH_3 & - CH & - CH & - CH_3 \end{array} $

Ответ: $ \begin{array}{ccc} & CH_3 & CH_3 & \\ & | & | & \\ CH_3 & - CH & - CH & - CH_3 \end{array} $

4) запишите уравнение описанной в условии задачи реакции, используя структурные формулы веществ.

Так как продуктом реакции является 2,3-диметилбутан, исходным веществом был 2-хлорпропан. Уравнение реакции:

$ \begin{array}{c} Cl \\ | \\ 2 \cdot CH_3 - CH - CH_3 \end{array} + Zn \xrightarrow{t} \begin{array}{ccc} & CH_3 & CH_3 \\ & | & | \\ CH_3 & - CH & - CH & - CH_3 \end{array} + ZnCl_2 $

Ответ: $ \begin{array}{c} Cl \\ | \\ 2 \cdot CH_3 - CH - CH_3 \end{array} + Zn \xrightarrow{t} \begin{array}{ccc} & CH_3 & CH_3 \\ & | & | \\ CH_3 & - CH & - CH & - CH_3 \end{array} + ZnCl_2 $