Задача 10

  1. Реакция разложения карбоната двухвалентного металла: MCO3 → MO + CO2↑, т.е. потеря массы приходится на CO2. Следовательно, остальные 64,9% – это оксид металла, и M(MO)/M(CO2)=64,9/35,1 ⇒ M(MO)=44,0·64,9/35,1=81,4 а.е.м. Отсюда M (M) = 65.4 и М = Zn.

  2. ZnO+ 2HCl → ZnCl2+ H2O; ZnO+ 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4].

  3. nH2O: M(Zn(NO3)2·nH2O)/M(Zn(NO3)2) = 100% / 63,7% = (189,4 + 18n) / 189,4; n=6.

  4. Процентная концентрация фактически дана в условии задачи: ω=63,7%; смас=63,7/(100/1,4)=0,892г/мл; смол = смас/M(Zn(NO3)2)=0,00471 моль/мл.

  5. Zn(NO3)2→ ZnO + 2NO2↑+ ½O2↑. ν(газов)=pV/RT=1·2,76/(0.082·673)=0,05моль=> ν (NO2) = 0.04 моль, ν (O2) = 0.01 моль, ν (Zn(NO3)2) = 0.02 моль, или3,79 г.

Задача 100

Масса смеси составит 3,5*106*0,584 = 2044000 г или 2044 кг. Пропана в смеси 0,58*2044 = 1185,5 кг или 1185,5/44 = 26,94 кмоль. Бутана в смеси 0,42*2044 = 858,5 кг или 858,5/58 = 14,80 кмоль. Мольное отношение пропан/бутан составляет 1,82, общее количество молекул в цистерне газовоза (26,94 + 14,80)*103*6,02*1023 = 2,51*1028, атомов (26,94*11 + 14,80*14)*103*6,02*1023 = 3,03*1029 шт. Объем газообразной смеси при н.у. равен (26,94 + 14,80)*103*22,4 = 935*103 л или 935 м3, что в 935/3,5 = 267 раз больше объема жидкости.

  1. С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О(ж) (DrQ0= 3*393,5 + 4*241,8 – 103,9 = 2043,8 кДж/моль).
    С4Н10 + 6,5О2 = 4СО2 + 5Н2О(ж) (DrQ0= 4*393,5 + 5*241,8 – 126,2 = 2656,8 кДж/моль).
  2. При сгорании всей смеси, содержащейся в газовозе, выделится 26,94*103*2043,8 + 14,80*103*2656,8 = (55060 + 39321)*103 кДж = 94,4*106 кДж тепла.
  3. Масса бензина (октана) 3,5*106*0,703 = 2460500 г или 2460,5 кг. Его количество 2460,5/114 = 21,58 кмоль. Теплота сгорания: С8Н18 + 12,5О2 = 8СО2 + 9Н2О(ж) (DrQ0= 8*393,5 + 9*241,8 – 249,9 = 5074,3 кДж/моль). Количество тепла, которое выделится при сгорании всего бензина 21,58*103*5074,3 = 109,5*106 кДж. Получается, что приобретать пропан-бутановую смесь выгоднее в 94,4*106/3 : 109,5*106/5 = 1,44 раза.
  4. СН3-СH2-CH(СН3)-CH2-CH2-CH2-CH3(3-метилгептан) – 8 монохлорпроизводных; а) (СН3)3С-С(СН3)3 (2,2,3,3-тетраметилбутан) – 1; б) СН3-CH2-СH2-CH(СН3)-CH2-CH2-CH3(4-метилгептан) – 5.

Задача 101

1. Поскольку при сжигании Х были получены только углекислый газ и вода, Х могло содержать углерод, водород и кислород. Найдем количество образовавшихся при сгорании Х веществ: n(СО2) = 10,08 / 22,4 = 0,45 моль; n(Н2О) = 3,6 /18 = 0,2 моль. Следовательно, количество углерода и водорода, содержащееся в сжигаемой навеске Х равно: n(С) = 0,45 моль; n(Н) = 0,4 моль; n(О) = (6,6 - (0,45 × 12 + 0,4 × 1)) / 16 = 0,05 моль. Установим простейшую формулу соединения Х: С : Н : О = 0,45 : 0,4 : 0,05 = 9 : 8 : 1, т.е. С9Н8О. Поскольку плотность паров соединения Х по воздуху не превышает 5, его молярная масса не должна превышать 5 × 29 = 145 г/моль. Молярная масса вещества, имеющего формулу С9Н8О (совпадающую с простейшей) равна 132 г/моль, следовательно, соединение Х имеет молекулярную формулу С9Н8О.

2-3. Поскольку соединение содержит один атом кислорода, оно может быть спиртом, альдегидом, кетоном или простым эфиром. Х реагирует с аммиачным раствором оксида серебра(I), при нагревании его с гидроксидом меди(II) наблюдается выпадение красного осадка. Эти реакции указывают на наличие альдегидной группы в составе Х (Х можно отнести к классу альдегидов).

Т.к. вещество Х обесцвечивает бромную воду, оно может содержать в составе молекулы кратные связи (Х можно отнести к непредельным соединениям). Поскольку при окислении перманганатом калия образуется бензойная кислота (Х можно отнести к ароматическим соединениям), единственным соединением, которое удовлетворяет всем условиям, является 3‑фенилпропеналь (коричный альдегид).

3.Уравнения описанных в условии задачи реакций:

4. Коричный альдегид может существовать в виде цис- и транс-изомеров.

Задача 102

1. Рассмотрим схему превращений, основанную на применении этилена в качестве исходного соединения. Этилен при окислении, в присутствии металлического серебра в качестве катализатора окисляется кислородом до этиленоксида (соединение V). Более старым способом его получения является хлорирование этилена в водном растворе, с образованием 2-хлорэтанола (Б), который далее обрабатывают гидроксидом кальция при нагревании. Другим важным мономером, получаемым из этилена, является винилхлорид (III), который образуется при пиролизе 1,2-дихлорэтана (А). Промышленным методом получения 1,2-дихлорэтана является нагревание этилена со смесью хлороводорода и кислорода в присутствии катализатора. При нагревании этилена с уксусной кислотой в присутствии кислорода воздуха образуется винилацетат (IV). Этот процесс имеет сложный многостадийный характер и представляет собой одну из модификаций Вакер-процесса.

Рассмотрим вторую схему превращений. На первой стадии пропилен в условиях кислотного катализа присоединяет воду, образуя изопропиловый спирт (В), который далее превращается в ацетон (Г). Следующая стадия представляет собой реакцию нуклеофильного присоединения синильной кислоты к ацетону с образованием соответствующего циангидрина (Д). При неполном гидролизе нитрильной группы получается амид Е, который при нагревании с метанолом дает метилметакрилат (V).