2019-07-01
Некоторая жидкость перегоняется в интервале температур $ 34 - 40 ^{ \circ }C$. Она мало растворима в воде, не способна к реакции с гидроксидом меди(II), очень медленно реагирует со щелочью на холоду.
Навеску этой жидкости массой 1,0000 г сожгли, получив при этом 0,9722 г воды, 0,1718 г хлороводорода и 2,0030 г диоксида углерода.
Исследуемую жидкость поместили в колбу с обратным холодильником и обработали горячим раствором гидроксида натрия. Произошло частичное растворение жидкости, что сопровождалось выделением газа с резким запахом. Оставшуюся нерастворенной часть жидкости отделили и обработали концентрированным раствором йодида водорода, в результате чего она прореагировала с образованием йодэтана. Определите состав жидкости. Используя все данные задачи, покажите, однозначно ли ее решение. Ответ обоснуйте. Напишите уравнения реакций. Какое вещество обусловливает появление резкого запаха? Предположите механизм образования йодэтана.
Решение:
Из данных элементного анализа можно рассчитать соотношение числа атомов в молекуле соединения. В 1 г жидкости содержится
$ \frac {2,003 \cdot 12,011}{44,01} = 0,5467$ г $C$,
$ \frac {0,9722 \cdot 2,016}{18,014} + \frac {0,1718 \cdot 1,008}{36,45} = 0,1135$ г $H$,
$ \frac {0,1718 \cdot 35,453}{36,45} = 0,1671$ г $Cl$,
$1,0000 - 0,1135 - 0,5467 - 0,1671 = 0,1727$ г $O$.
Брутто-формула $C_{x}H_{y}Cl_{n}O_{p}$;
$\frac{0,5467}{12,011} : \frac{0,1135}{1,008} : \frac{0,1671}{35,453} : \frac{0,1727}{15,999} = x : y : n : p$;
$0,04554 : 0,1126 : 0,0047 : 0,0108 = x : y : n : p$
$9,685 : 23,96 : 1 : 2,298 = x : y : n : p$.
Соотношение атомов должно быть целочисленным, подобрать такое соотношение не представляется возможным. Вероятнее всего, жидкость - это смесь, на что указывает и температура ее кипения. Предположим сначала, что смесь состоит из двух компонентов. Возможны два варианта.
1. $Cl$ и $O$ присутствуют в одном соединении:
а) хлорзамещенные спирты и кислоты ассоциированы (водородная связь), кипят при высокой температуре и растворяются в воде;
б) хлорзамещенные альдегиды реагируют с $Cu (OH)_{2}$;
в) а-хлорзамещенные эфиры гидролизуются на холоду $NaOH$;
г) $ \beta $ - хлорзамещенные эфиры имеют высокие температуры кипения.
Значит, подобрать такое соединение не представляется возможным.
2. $Cl$ и $O$ присутствуют в различных соединениях:
а) по тем же причинам, что и в предыдущем варианте, отбрасываются спирты, кислоты и альдегиды;
б) йодэтан может дать только диэтиловый эфир; из кислородсодержащих соединений подходят только простые эфиры;
в) сложные эфиры не подходят либо потому, что имеют высокую температуру кипения, либо потому, что реагируют с $Cu (OH)_{2}$ (дают формиаты).
Остается диэтиловый эфир:
$x : y : p = 4 : 10 : 1$;
$x : y : p = 9,192 : 22,98 : 2,298$.
Для второго вещества остается:
$0,493 : 0,98 : 1 = x : y : n$;
$x : y : n = 1 : 2 : 2$.
Из хлорсодержащих соединений подходят $ (CH_{2}Cl_{2})_{n}$, однако $n = 1$ невозможно, так как температура кипения выше, чем у дихлорметана $CH_{2}Cl_{2} (40^{ \circ} C)$.