Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 4413
2025-11-24 
Органическую соль, в состав которой входят атомы четырех элементов, массой 1.89 г обработали избытком раствора щелочи, при этом выделился газ объемом 0.3606 л ($20^{\circ}C$, 1 атм). После пропускания газа через трубку с избытком оксида меди (II) при $250^{\circ}C$ и отделения образовавшейся воды массой 0.945 г плотность продуктов окисления по водороду составила 20.4. При добавлении избытка нитрата серебра к раствору исходной соли такой же массы выпал осадок. Определите возможную структурную формулу органического соединения и массу выпавшего осадка. Напишите уравнения протекающих реакций.
Решение:
Схема реакции:
$\text{органическая соль} + \text{щелочь} \rightarrow \text{газ} + \dots$
Можно предположить, что газ – это амин, его количество из условия задачи:
$v = pV / RT = 1 \cdot 0.3606 / 0.082 \cdot 293 = 0.015 \text{ моль};$
количество органической соли также равно 0.015 моль.
Молярная масса соли:
$M = m / v = 1.89 / 0.015 = 126 \text{ г/моль}.$
При пропускании амина через трубку с оксидом меди (II) протекает следующая реакция:
$C_{x}H_{y}N_{p} + (2x + 0.5y)CuO \rightarrow xCO_{2} + 0.5yH_{2}O + 0.5pN_{2} + (2x + 0.5y)Cu.$
Образующаяся газовая смесь состоит из $CO_{2}$ и $N_{2}$. Плотность смеси по водороду равна 20.4, отсюда молярная масса смеси:
$M = 20.4 \cdot 2 = 40.8 \text{ г/моль}.$
Составим систему уравнений:
$\begin{cases} 44x + 0.5p \cdot 28 = 40.8 \\ x + 0.5p = 1, \end{cases}$
решив которую, получим: $x = 0.8; p = 0.4.$
Молярное соотношение атомов углерода и водорода в органическом соединении:
$v_{C} : v_{N} = 0.8 : 0.4 = 2 : 1.$
Подставив значения $x$ и $p$ в уравнение реакции, имеем
$C_{2}H_{y}N + (4 + 0.5y)CuO \rightarrow 2CO_{2} + 0.5yH_{2}O + 0.5N_{2} + (4 + 0.5y)Cu.$
Значение $y$ можно получить, предварительно рассчитав количество образовавшейся в ходе реакции воды:
$v(H_{2}O) = 0.945 / 18 = 0.0525 \text{ моль}.$
Зная исходное количество амина (0.015 моль) и количество воды (0.0525 моль), рассчитываем значение $y$:
$y = (0.0525 / 0.015) \cdot 2 = 7.$
Таким образом, формула амина – $C_{2}H_{7}N$; формула соли – $C_{2}H_{7}N \cdot HX$, где HX – кислота, образующая эту соль (т.к. соль по условию содержит атомы четырех элементов).
$M(C_{2}H_{7}N) = 45 \text{ г/моль}; M(HX) = 126 - 45 = 81 \text{ г/моль}; \text{ отсюда HX –}$
это HBr.
Возможные формулы соли: $CH_{3}CH_{2}NH_{3}Br$ и $(CH_{3})_{2}NH_{2}Br$.
При добавлении к раствору органической соли избытка нитрата серебра протекает реакция:
$\underset{0.015 \text{ моль}}{(CH_{3})_{2}NH_{2}Br} + AgNO_{3} \rightarrow (CH_{3})_{2}NH_{2}NO_{3} + \underset{0.015 \text{ моль}}{AgBr\downarrow}.$
Масса бромида серебра:
$m(AgBr) = 0.015 \cdot 188 = 2.82 \text{ г}.$
Ответ: $CH_{3}CH_{2}NH_{3}Br$ или $(CH_{3})_{2}NH_{2}Br$; 2.82 г.
Органическую соль, в состав которой входят атомы четырех элементов, массой 1.89 г обработали избытком раствора щелочи, при этом выделился газ объемом 0.3606 л ($20^{\circ}C$, 1 атм). После пропускания газа через трубку с избытком оксида меди (II) при $250^{\circ}C$ и отделения образовавшейся воды массой 0.945 г плотность продуктов окисления по водороду составила 20.4. При добавлении избытка нитрата серебра к раствору исходной соли такой же массы выпал осадок. Определите возможную структурную формулу органического соединения и массу выпавшего осадка. Напишите уравнения протекающих реакций.
Решение:
Схема реакции:
$\text{органическая соль} + \text{щелочь} \rightarrow \text{газ} + \dots$
Можно предположить, что газ – это амин, его количество из условия задачи:
$v = pV / RT = 1 \cdot 0.3606 / 0.082 \cdot 293 = 0.015 \text{ моль};$
количество органической соли также равно 0.015 моль.
Молярная масса соли:
$M = m / v = 1.89 / 0.015 = 126 \text{ г/моль}.$
При пропускании амина через трубку с оксидом меди (II) протекает следующая реакция:
$C_{x}H_{y}N_{p} + (2x + 0.5y)CuO \rightarrow xCO_{2} + 0.5yH_{2}O + 0.5pN_{2} + (2x + 0.5y)Cu.$
Образующаяся газовая смесь состоит из $CO_{2}$ и $N_{2}$. Плотность смеси по водороду равна 20.4, отсюда молярная масса смеси:
$M = 20.4 \cdot 2 = 40.8 \text{ г/моль}.$
Составим систему уравнений:
$\begin{cases} 44x + 0.5p \cdot 28 = 40.8 \\ x + 0.5p = 1, \end{cases}$
решив которую, получим: $x = 0.8; p = 0.4.$
Молярное соотношение атомов углерода и водорода в органическом соединении:
$v_{C} : v_{N} = 0.8 : 0.4 = 2 : 1.$
Подставив значения $x$ и $p$ в уравнение реакции, имеем
$C_{2}H_{y}N + (4 + 0.5y)CuO \rightarrow 2CO_{2} + 0.5yH_{2}O + 0.5N_{2} + (4 + 0.5y)Cu.$
Значение $y$ можно получить, предварительно рассчитав количество образовавшейся в ходе реакции воды:
$v(H_{2}O) = 0.945 / 18 = 0.0525 \text{ моль}.$
Зная исходное количество амина (0.015 моль) и количество воды (0.0525 моль), рассчитываем значение $y$:
$y = (0.0525 / 0.015) \cdot 2 = 7.$
Таким образом, формула амина – $C_{2}H_{7}N$; формула соли – $C_{2}H_{7}N \cdot HX$, где HX – кислота, образующая эту соль (т.к. соль по условию содержит атомы четырех элементов).
$M(C_{2}H_{7}N) = 45 \text{ г/моль}; M(HX) = 126 - 45 = 81 \text{ г/моль}; \text{ отсюда HX –}$
это HBr.
Возможные формулы соли: $CH_{3}CH_{2}NH_{3}Br$ и $(CH_{3})_{2}NH_{2}Br$.
При добавлении к раствору органической соли избытка нитрата серебра протекает реакция:
$\underset{0.015 \text{ моль}}{(CH_{3})_{2}NH_{2}Br} + AgNO_{3} \rightarrow (CH_{3})_{2}NH_{2}NO_{3} + \underset{0.015 \text{ моль}}{AgBr\downarrow}.$
Масса бромида серебра:
$m(AgBr) = 0.015 \cdot 188 = 2.82 \text{ г}.$
Ответ: $CH_{3}CH_{2}NH_{3}Br$ или $(CH_{3})_{2}NH_{2}Br$; 2.82 г.
