Упражнение 251 Почему считается, что углеводороды составляют фундамент органической химии? Органические соединения различных классов происходят от углеводородов. Их химические формулы можно вывести, заменяя атомы Гидрогена в молекулах углеводородов на характеристические группы атомов.
Упражнение 252 Частицами какого типа образовано большинство органических веществ? Молекулы.
Какие органические вещества состоят из других частиц? Соли органических кислот состоят из ионов, аминокислоты — с биполярных ионов.
Упражнение 253 Попробуйте дать определения:
а) одноатомного спирта и фенола как соединений, происходящих от воды;
Одноатомный спирт (CH3OH, С2H5OH) — соединение, производное воды, в молекуле которого вместо атома Гидрогена содержится углеводородный остаток (СН3, С2Н5).
Фенол С6Н5ОН — соединение, производное воды, в молекуле которого вместо атома Гидрогена содержится ароматический углеводородный остаток C6H5
б) аминокислот как соединений, происходящих от карбоновых кислот.
Аминокислота — соединение, производное карбоновых кислот, в молекуле которого атом Карбона углеводородного остатка соединен с аминогруппой NH2
Упражнение 254 Напишите уравнения нескольких реакций, при которых образуются галогенсодержащие органические соединения:
а) из алканов
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl
C3H8 + Cl2 → C3H7Сl + HCl
б) из алкенов
CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl—CH2Cl 1,2-дихлороэтан
CH2=CH2 + Br2 → CH2Br—CH2Br 1,2-дибромоэтан
Упражнение 255 С помощью какой реакции (приведите соответствующие химические уравнения с общими формулами органических соединений) можно:
а) алкен превратить в спирт
СnH2n + H2O → CnH2n+1OH (t0, кат.)
б) из спирта получить алкен
CnH2n+1OH → CnH2n + H2O (t0, конц. H2SO4)
Упражнение 256 Напишите уравнения реакций для таких превращений:
а) алкан -> алкен -> алкин -> арен;
C2H6 → C2H4 + H2↑
С2H4 → C2H2 + H2↑
3C2H2 → C6H6
б) спирт -> альдегид -> кислота -> эстер;
С2H5OH + CuO → CH3—CНO + Cu + H2O
CH3—CНO + [O] → CH3—COOH
CH3—COOH + C2H5—OH → CH3—COO—C2H5 + H2O
в) аминокислота -> дипептид;
г) дисахарид -> моносахарид -> спирт;
C12H22O10 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 спиртовое брожение с участием ферментов дрожжей
д) полисахарид -> моносахарид;
(C6H10O5)n → nC6H12O6
е) полимер -> мономер;
(—CH2—СН2—)n → nCH2=СН2↑
ж) мономер -> полимер (каучук).
Упражнение 257 При взаимодействии соединений Al4C3 и CaC2 с водой образуются соответственно метан и этин. Составьте химические уравнения.
Al4C3 + 12H2O → 3CH4 + 4Al(OH)3↓
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
Упражнение 258 Сколько насыщенных углеводородов имеют относительную плотность по водороду 29?
Дано: DН2(CnH2n+2)=29
Найти: CnH2n+2 -?
Решение
М(СnH2n+2)=DH2(СnH2n+2)•М(H2)=29•2 г/моль=58 г/моль
Мr(СnH2n+2)=58
Мr(СnH2n+2)=n•Ar(С)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2=14n+2
14n+2=58; n=(58-2):14=56:14=4
Итак, формула алкана — С4Н10
Назовите каждое соединение и изобразите структурную формулу его молекулы.
|
СН3—СН2—СН2—СН3 бутан |
|
СН3—СН—СН3 | СН3 изобутан, или 2-метилпропан |
Ответ: два углеводорода — это бутан и изобутан
Упражнение 259 Выведите формулу одноосновной насыщенной карбоновой кислоты и назовите вещество, если массовая доля Гидрогена в кислоте равна 8,1%
Дано: ω(H)=8,1%, или 0,081
Найти: формулу CnH2n+1COOH-?
Решение
Молекулярную массу соединения находим с формулы вычисления массовой доли Гидрогена в соединении:
Мr(СnH2n+1COOH)=(2n+2)•Ar(H):ω(H)=(2n+2)•1:0,081=(2n+2)/0,081
Мr(СnH2n+1COOH)=(n+1)•Ar(С)+(2n+2)•Ar(H)+2•Ar(O)=
=(n+1)•12+(2n+2)•1+2•16=14n+46
Составляем алгебраическое уравнение и решаем его:
14n+46=(2n+2)/0,081
0,081•(14n+46)=2n+2
1,134n+3,726=2n+2
2n-1,134n=3,726-2
0,866n=1,726
n=1,726:0,866
n=2
Ответ: формула кислоты — С2Н5COOH
Упражнение 260 При взаимодействии 20 г фенола, содержавшего примесь бензена, с избытком бромной воды образовалось 66,2 г галогенсодержащего органического соединения. Вычислите массовую долю ароматического углеводорода в феноле.
Дано: m(C6H5OH с прим.)=20 г, m(C6H2Br3OH)=66,2 г
Найти: ω(прим.)-?
Решение
I способ
1. Составляем уравнение реакции:
x г 66,2 г
С6H5OH +3Br2 → C6H2Br3OH + 3HBr
94 г 331 г
М(C6H5OH)=94 г/моль, масса 1 моль=94 г
М(С6H2Br3OH)=331 г/моль, масса 1 моль=331 г
х=n(C6H5OH)=66,2 г • 94 г : 331 г=18,8 г
2. Определяем массу примесей в смеси:
m(прим.)=m(C6H5OH с прим.)-m(C6H5OH)=20 г-18,8 г=1,2 г
3. Рассчитываем массовую долю примесей (бензена) в смеси:
ω(прим.)=m(прим.):m(C6H5OH с прим.)=1,2 г : 20 г=0,06, или 6%
ІI способ
М(С6H2Br3OH)=331 г/моль
n(C6H2Br3OH)=m(C6H2Br3OH):M(C6H2Br3OH)=66,2 г:331 г/моль=0,2 моль
Составляем уравнение реакции: С6H5OH +3Br2 → C6H2Br3OH + 3HBr
По уравнению реакции n(C6H5OH):n(C6H2Br3OH)=1:1, поэтому
n(C6H5OH)=n(C6H2Br3OH)=0,2 моль
М(C6H5OH)=94 г/моль
m(C6H5OH)=n(C6H5OH)•M(C6H5OH)=0,2 моль•94 г/моль=18,8 г
Вычисляем массовую долю фенола в смеси:
ω(C6H5OH)=m(C6H5OH):m(C6H5OH с прим.)=18,8 г : 20 г=0,94, або 94%
Определяем массовую долю примесей (бензена) в смеси:
ω(прим.)=100%-ω(C6H5OH)=100%-94%=6%
Ответ: 6%