Номер 270, страница 66 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

270. При взаимодействии 8,4 г алкена с 12,775 г хлороводорода (избыток) в газовой фазе получен галогеналкан. Оставшийся после реакции хлороводород поглотили необходимым количеством раствора гидроксида натрия. К полученному раствору добавили раствор, содержащий 34 г нитрата серебра. Выпавший осадок отфильтровали, а в фильтрат внесли медную проволоку. В результате в раствор перешло 1,6 г меди.

а) Установите молекулярную формулу алкена.

б) Приведите уравнения всех протекающих реакций.

Дано:

$m(\text{алкена}) = 8,4 \text{ г}$

$m(\text{HCl})_{\text{исх}} = 12,775 \text{ г}$

$m(\text{AgNO}_3) = 34 \text{ г}$

$m(\text{Cu})_{\text{раств}} = 1,6 \text{ г}$

Найти:

а) Молекулярная формула алкена - ?

б) Уравнения всех протекающих реакций - ?

Решение:

а) Установите молекулярную формулу алкена.

1. В фильтрат после отделения осадка $AgCl$ внесли медную проволоку. Медь прореагировала с избытком нитрата серебра. Составим уравнение реакции и найдем количество вещества избыточного $AgNO_3$.

$Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$

Молярная масса меди $M(Cu) = 64 \text{ г/моль}$.

Количество вещества прореагировавшей меди:

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{1,6 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0,025 \text{ моль}$

По уравнению реакции, количество вещества $AgNO_3$ в избытке в 2 раза больше количества вещества меди:

$n(AgNO_3)_{\text{изб}} = 2 \cdot n(Cu) = 2 \cdot 0,025 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

2. Найдем общее количество вещества нитрата серебра, которое добавили в раствор.

Молярная масса нитрата серебра $M(AgNO_3) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170 \text{ г/моль}$.

$n(AgNO_3)_{\text{общ}} = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{34 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

3. Вычислим количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию с хлоридом натрия.

$n(AgNO_3)_{\text{реакц}} = n(AgNO_3)_{\text{общ}} - n(AgNO_3)_{\text{изб}} = 0,2 \text{ моль} - 0,05 \text{ моль} = 0,15 \text{ моль}$

4. Хлорид натрия образовался в результате нейтрализации избытка хлороводорода гидроксидом натрия. Количество вещества $NaCl$ равно количеству вещества $HCl$, оставшегося после реакции с алкеном.

$HCl_{\text{изб}} + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

Из стехиометрии реакций следует:

$n(HCl)_{\text{изб}} = n(NaCl) = n(AgNO_3)_{\text{реакц}} = 0,15 \text{ моль}$

5. Найдем общее количество вещества хлороводорода, взятого для реакции.

Молярная масса хлороводорода $M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$.

$n(HCl)_{\text{общ}} = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{12,775 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 0,35 \text{ моль}$

6. Рассчитаем количество вещества хлороводорода, прореагировавшего с алкеном.

$n(HCl)_{\text{реакц}} = n(HCl)_{\text{общ}} - n(HCl)_{\text{изб}} = 0,35 \text{ моль} - 0,15 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

7. Реакция алкена с хлороводородом протекает в соотношении 1:1. Общая формула алкена $C_nH_{2n}$.

$C_nH_{2n} + HCl \rightarrow C_nH_{2n+1}Cl$

Следовательно, количество вещества алкена равно количеству прореагировавшего хлороводорода.

$n(C_nH_{2n}) = n(HCl)_{\text{реакц}} = 0,2 \text{ моль}$

8. Найдем молярную массу алкена.

$M(C_nH_{2n}) = \frac{m(C_nH_{2n})}{n(C_nH_{2n})} = \frac{8,4 \text{ г}}{0,2 \text{ моль}} = 42 \text{ г/моль}$

9. Установим формулу алкена.

$M(C_nH_{2n}) = 12 \cdot n + 1 \cdot 2n = 14n$

$14n = 42$

$n = 3$

Таким образом, молекулярная формула алкена - $C_3H_6$.

Ответ: $C_3H_6$.

б) Приведите уравнения всех протекающих реакций.

1. Реакция присоединения хлороводорода к пропену ($C_3H_6$):

$C_3H_6 + HCl \rightarrow C_3H_7Cl$

2. Нейтрализация избыточного хлороводорода гидроксидом натрия:

$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

3. Осаждение хлорид-ионов нитратом серебра:

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

4. Реакция меди с избытком нитрата серебра в фильтрате:

$Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$

Ответ:

$C_3H_6 + HCl \rightarrow C_3H_7Cl$

$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

$Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$