Контрольные задания
Вопрос:Фото задания: 3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: CaC2 -> C2H2 -> C6H6 -> C6H5NO2…Фото задания

Ответ:

Задание 3. Превращения веществ

Вот уравнения реакций для осуществления указанных превращений:

  1. Карбид кальция в ацетилен:
    \( CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2 \)
  2. Ацетилен в бензол (реакция тримеризации):
    \[ 3C_2H_2 \xrightarrow{Cu, t^\circ} C_6H_6 \]
  3. Бензол в нитробензол:
    \[ C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O \]
  4. Нитробензол в анилин (восстановление):
    \[ C_6H_5NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{t^\circ, P} C_6H_5NH_2 + 2H_2O \]
  5. Анилин в 2,4,6-триброманилин:
    \[ C_6H_5NH_2 + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3NH_2 + 3HBr \]

Задание 4. Определение молекулярной формулы вещества

Дано:

  • Масса органического вещества: \( m_{вещ} = 5,64 \) г
  • Масса воды: \( m_{H_2O} = 3,84 \) г
  • Масса оксида углерода(IV): \( m_{CO_2} = 15,94 \) г
  • Вещество состоит из углерода (C), водорода (H) и азота (N).

Найти: Молекулярную формулу вещества.

Решение:

  1. Найдем массу и количество вещества углерода:
    Молярная масса \( CO_2 \): \( M_{CO_2} = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \) г/моль.
    Количество вещества \( CO_2 \): \[ n_{CO_2} = \frac{m_{CO_2}}{M_{CO_2}} = \frac{15,94 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,362 \text{ моль} \]Так как в \( CO_2 \) один атом углерода, количество вещества углерода равно количеству вещества \( CO_2 \): \[ n_C = n_{CO_2} = 0,362 \text{ моль} \]Масса углерода: \[ m_C = n_C \cdot M_C = 0,362 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 4,344 \text{ г} \]
  2. Найдем массу и количество вещества водорода:
    Молярная масса \( H_2O \): \( M_{H_2O} = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \) г/моль.
    Количество вещества \( H_2O \): \[ n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{3,84 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,213 \text{ моль} \]В \( H_2O \) два атома водорода, поэтому количество вещества водорода в два раза больше количества вещества воды: \[ n_H = 2 \cdot n_{H_2O} = 2 \cdot 0,213 \text{ моль} = 0,426 \text{ моль} \]Масса водорода: \[ m_H = n_H \cdot M_H = 0,426 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 0,426 \text{ г} \]
  3. Найдем массу азота:
    Масса азота в органическом веществе равна разнице между общей массой вещества и суммами масс углерода и водорода (по условию, в составе есть азот):
    \[ m_N = m_{вещ} - m_C - m_H = 5,64 \text{ г} - 4,344 \text{ г} - 0,426 \text{ г} = 0,87 \text{ г} \]Количество вещества азота: \[ n_N = \frac{m_N}{M_N} = \frac{0,87 \text{ г}}{14 \text{ г/моль}} = 0,062 \text{ моль} \]
  4. Найдем соотношение атомов в молекуле:
    Соотношение атомов C : H : N будет равно соотношению их количеств вещества:
    \( n_C : n_H : n_N = 0,362 : 0,426 : 0,062 \)
    Разделим все числа на наименьшее количество вещества (0,062):
    \[ \frac{0,362}{0,062} : \frac{0,426}{0,062} : \frac{0,062}{0,062} \approx 5,8 : 6,87 : 1 \]Округляем до целых чисел: 6 : 7 : 1.
  5. Эмпирическая формула: \( C_6H_7N \)
  6. Проверим, возможна ли такая формула, и найдем молекулярную:
    Молярная масса эмпирической формулы: \( M_{C_6H_7N} = 6 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 72 + 7 + 14 = 93 \) г/моль.
    Так как молярная масса данного органического вещества равна 5,64 г, то, скорее всего, это и есть молярная масса вещества, либо она кратна 93. В данном случае, 5,64 г — это масса образца, а не молярная масса. Если предположить, что 5,64 г — это молярная масса, то эмпирическая формула совпадает с молекулярной. Проверим, является ли 93 г/моль реальной молярной массой.
    В условии не сказано, что 5,64 г — это 1 моль вещества. Проведем расчет, предполагая, что 93 г/моль — это молярная масса.
    Сравним с возможной молярной массой, используя данные из задачи. Если взять 5,64 г вещества, то его молярная масса может быть кратна 93. Однако, в условии задачи нам дается масса вещества, а не его молярная масса. Значит, мы рассчитали соотношение атомов. Возможна ли формула C6H7N? Да, это возможно.

Ответ: Молекулярная формула вещества — C6H7N.