Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: метан → бромметан → этан → этилен → оксид углерода (IV). Задание 9. При сжигании без…
Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: метан → бромметан → этан → этилен → оксид углерода (IV). Задание 9. При сжигании без остатка 4,4г углеводорода получили СО2 массой 13,2 г. Относительная плотность этого вещества по воздуху равна 1,52. Выведите молекулярную формулу углеводорода.
Для выполнения превращений, указанных в вашем вопросе, давайте рассмотрим каждую реакцию по порядку:
Метан → Бромметан: Реакция бромирования метана с бромом в присутствии света (или высоких температур): \[ \text{CH}_4 + \text{Br}_2 \xrightarrow{h\nu} \text{CH}_3\text{Br} + \text{HBr} \]
Бромметан → Этан: Для превращения бромметана в этан можно использовать реакцию восстановления с водородом в присутствии катализатора: \[ \text{CH}_3\text{Br} + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{Pd}, \text{Ni}} \text{C}_2\text{H}_6 + \text{HBr} \]
Этан → Этилен: Для получения этилена из этана можно использовать реакцию дегидратации: \[ \text{C}_2\text{H}_6 \xrightarrow{\text{t}, \text{ZnO}} \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2 \]
Этилен → Оксид углерода (IV): Этилен можно сжигать для получения углекислого газа: \[ \text{C}_2\text{H}_4 + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \]
Теперь перейдем ко второму заданию. Вычислим молекулярную формулу углеводорода на основании данных о его сгорании.
- Масса углеводорода \( m = 4.4 \, \text{г} \).
- Масса углекислого газа, полученного при сгорании \( m_{\text{CO}_2} = 13.2 \, \text{г} \).
Сначала найдем количество моль углекислого газа: \[ n_{\text{CO}_2} = \frac{m_{\text{CO}_2}}{M_{\text{CO}_2}} = \frac{13.2 \, \text{г}}{44 \, \text{г/моль}} = 0.3 \, \text{моль} \]
При полном сгорании углеводорода он дает такое же количество моль углекислого газа и H2O. Поскольку каждый моль углеводорода \( C_nH_m \) дает \( n \) молей \( CO_2 \), значит: \[ n = 0.3 \, \text{моль} \]
Теперь найдем массу углерода в углеводороде: \[ m_{\text{C}} = n_{\text{CO}_2} \cdot M_{\text{C}} = 0.3 \, \text{моль} \cdot 12 \, \text{г/моль} = 3.6 \, \text{г} \]
Теперь, чтобы найти количество водорода, используем закон сохранения массы: \[ m_{\text{H}} = m - m_{\text{C}} = 4.4 \, \text{г} - 3.6 \, \text{г} = 0.8 \, \text{г} \]
Теперь найдем количество моль водорода: \[ n_{\text{H}} = \frac{m_{\text{H}}}{M_{\text{H}}} = \frac{0.8 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 0.8 \, \text{моль} \]
Теперь определим молекулярную формулу на основании количества моль углерода и водорода. При этом устанавливаем соотношение: \[ C_nH_m \quad n = 0.3, \quad m = 0.8 \]
Чтобы получить целые числа, мы можем умножить на 10 для получения: \[ C_3H_8 \]
Теперь, чтобы проверить относительную плотность: Относительная плотность углеводорода по воздуху равна 1.52:
Молярная масса воздуха ≈ 29 г/моль, Молярная масса \( C_3H_8 = 3(12) + 8(1) = 44 \, \text{г/моль} \). Относительная плотность: \[ \text{Отн. плотность} = \frac{M_{\text{углеводород}}}{M_{\text{воздуха}}} = \frac{44}{29} \approx 1.52 \]
Это подтверждает, что молекулярная формула углеводорода \( C_3H_8 \) (пропан).
Таким образом, у вас теперь есть реакции превращений и молекулярная формула углеводорода. Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь спрашивать!
