Ustalanie wzoru empirycznego i rzeczywistego zwizku chemicznego Zadania

Ustalanie wzoru empirycznego i rzeczywistego związku chemicznego Zadania z rozwiązaniami

Zadanie 1 v. W trakcie analizy chemicznej ustalono, że otrzymany z roztworu uwodniony chlorek baru zawiera 56, 15 % baru. v. Ustal wzór rzeczywisty hydratu. v. Analiza i założenia do zadania: Ø wzór empiryczny Ba. Cl 2 ∙ n H 2 O Ø m. Ba = 137 g w 1 molu hydratu Ø m. Cl = 2 mol ∙ 35, 5 g/mol = 71 g chloru w 1 molu hydratu

Zadanie 1 – rozwiązanie Ø obliczenie masy molowej hydratu chlorku baru w której bar stanowi 56, 15 % : ü 137 g Ba ------ 56, 15 % masy Ba. Cl 2 ∙ n H 2 O x ------ 100, 00 % x = 244 g / mol Ba. Cl 2 ∙ n H 2 O Ø obliczenie masy wody w 1 molu hydratu: ü m. H 2 O = MBa. Cl 2∙n. H 2 O – m. Ba – m. Cl = = 244 g/mol – 137 g – 71 g = 36 g Ø obliczenie liczby moli wody: Ø wzór rzeczywisty hydratu: Ba. Cl 2 ∙ 2 H 2 O

Zadanie 2 v Próbkę hydratu siarczanu(VI) magnezu o masie 2, 46 g rozpuszczono w wodzie i dodano w nadmiarze roztwór chlorku baru, otrzymany osad wysuszono oraz zważono, jego masa wyniosła 2, 33 g. v Ustal wzór rzeczywisty hydratu siarczanu(VI) magnezu. v Analiza i złożenia do zadania: Ø w zadaniu należy pominąć KSO, Ø Mg 2++SO 42 -+Ba 2++2 Cl-+n. H 2 O Ba. SO 4+Mg 2++2 Cl-+n. H 2 O, 1 mol(120 g) + 1 mol +n mol 1 mol(233 g) +1 mol+n mol, Ø MMg. SO 4 = 120 g/mol Ø MBa. SO 4 = 233 g/mol

Zadanie 2 - rozwiązanie Ø Obliczenie masy i moli bezwodnego siarczan(VI) magnezu w próbce: ü 120 g Mg. SO 4 ------ 233 g Ba. SO 4 x -----2, 33 g Ba. SO 4 x = 1, 2 g Mg. SO 4 Ø Obliczenie masy wody w próbce Mg. SO 4∙n. H 2 O ü m. H 2 O = m – m. Mg. SO 4 = 2, 46 g – 1, 2 g = 1, 26 g ü 0, 01 mol hydratu ----- 1, 26 g H 2 O 1, 00 mol hydratu ----- x x = 126 g H 2 O

Zadanie 2 – rozwiązanie / cd Ø obliczenie liczby moli / cząsteczek wody w 1 molu / cząsteczce hydratu siarczanu(VI) magnezu: Ø ustalenie wzoru rzeczywistego: ü Mg. SO 4 ∙ n H 2 O ü Mg. SO 4 ∙ 7 H 2 O

Zadanie 3 v Próbkę hydratu jodku baru o masie 10, 407 g ogrzewano do momentu całkowitego usunięcia wody, masa bezwodnej próbki wyniosła 9, 525 g. v Ustal wzór hydratu jodku baru. v Analiza i założenia do zadania: Ø Ba. I 2 ∙ n H 2 O Ba. I 2 + n H 2 O ü 1 mol(391 g + n ∙ 18 g) mol (391 g) + n ∙ 18 g Ø masa wody w ogrzewanej próbce hydratu: ü m. H 2 O= m. Ba. I 2∙n. H 2 O – m. Ba. I 2=10, 407 g – 9, 525 g = 0, 882 g

Zadanie 3 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby moli Ba. I 2: Ø obliczenie masy i liczby cząsteczek wody w hydracie: ü 0, 02436 mol Ba. SO 4∙n. H 2 O ---- 0, 882 g H 2 O 1, 00000 mol Ba. SO 4∙n. H 2 O ---- x --------------------------x = 36, 2 g ≈ 36 g H 2 O Ø ustalenie wzoru rzeczywistego: ü Ba. I 2 ∙ n H 2 O ü Ba. I 2 ∙ 2 H 2 O

Zadanie 4 v Skład pierwiastkowy związku chemicznego jest następujący: sód – 14, 29%; siarka – 9, 94%; wodór – 6, 21%; tlen – 69, 56%. v Ustal wzór rzeczywisty hydratu: v Analiza i założenia do zadania: Ø wzór empiryczny: Nax. Sy. Oz ∙ n H 2 O / Nax. Sy. Oz. Ha Ø Założenie, że masa molowa / masa cząsteczkowa wynosi 100 g/mol / 100 u stąd: ü m. Na = 14, 29 g; ü m. S = 9, 94 g ü m. H = 6, 21 g ü m. O = 69, 56 g

Zadanie 4 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby moli atomów Na, S, H i O w 1 molu hydratu: ü wszystkie ilości należy podzielić przez najmniejszy wspólny dzielnik, tj. 0, 31

Zadanie 4 – rozwiązanie / cd Ø ustalony wzór empiryczny: ü Na 2 S 1 O 14 H 20 Ø ustalenie wzoru rzeczywistego hydratu: ü w związku wodór wchodzi w skład tylko wody, stąd n = 10 H 2 O, natomiast pozostałe atomy O wchodzą w skład reszty kwasowej, z = 14 – 10 = 4 ü Na 2 SO 4 ∙ 10 H 2 O

Zadanie 5 v Wzory niektórych soli można formalnie przedstawić w postaci tlenkowej: Ca. Si. O 3 Ca. O ∙ Si. O 2. v Ustal wzór rzeczywisty soli i wzór „tlenkowej” soli o zawartości: Ca. O – 34, 56%; CO 2 – 54, 32%; H 2 O – 11, 12%. v Analiza i założenia do zadania: Ø wzór empiryczny: (Ca. O)x ∙ (CO 2)y ∙ (H 2 O)z Ø pozostałe założenia jak w zadaniu 4: ü przyjeta masa molowa związku 100 g / mol ü MCa. O = 56 g/mol; MCO 2 = 44 g/mol, MH 2 O = 18 g/mol

Zadanie 5 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby moli / cząsteczek tlenków w związku: Ø wzór soli w postaci tlenkowej: Ca. O ∙ (CO 2)2 ∙ H 2 O Ø wzór rzeczywisty soli: Ca(HCO 3)2

Zadanie 6 v Mangan tworzy kilka różnych tlenków, których charakter chemiczny zmienia się wraz ze stopniem utlenienia manganu. v Ustal wzór rzeczywisty tlenku manganu w którym stosunek mas Mn : O wynosi w przybliżeniu 7 : 2, określ chemiczny tlenku. v Analiza i założenia do zadania: Ø należy przyjąć, że masa analizowanego tlenku manganu wynosi 100 u / 100 g/mol, Ø wzór empiryczny tlenku: Mnx. Oy

Zadanie 6 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby at. Mn i O w tlenku: ü 7 ∙ x + 2 ∙ x = 100 u 9 x = 100 u x = 11, 11 u 1 : 1, 39 1 Ø wzór rzeczywisty tlenku: Mn. O Ø charakter chemiczny tlenku: zasadowy

Zadanie 7 v Mangan tworzy kilka różnych tlenków, których charakter chemiczny zmienia się wraz ze stopniem utlenienia manganu. v Ustal wzór rzeczywisty tlenku manganu w którym stosunek mas Mn : O wynosi w przybliżeniu 1 : 1, 02, określ chemiczny tlenku. v Analiza i założenia do zadania: Ø należy przyjąć, że masa analizowanego tlenku manganu wynosi 100 u / 100 g/mol, Ø wzór empiryczny tlenku: Mnx. Oy Ø w przypadku otrzymania wartości ułamkowej liczby atomów należy pomnożyć wszystkie wartości, tak aby otrzymać liczby całkowite: 0, 5 ∙ 2; 0, 33 ∙ 3; 0, 25 ∙ 4.

Zadanie 7 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby at. Mn i O w tlenku: ü 1 ∙ x + 1, 02 ∙ x = 100 u 2, 02 x = 100 u x = 49, 5 u ü x=1 2 : 0, 9 ∙ 2 ü y = 3, 5 7 Ø wzór rzeczywisty tlenku: Mn 2 O 7 Ø charakter chemiczny tlenku: kwasowy

Zadanie 8 v Analiza pewnego związku organicznego wykazała, że na 2, 1 g węgla przypada 0, 35 g wodoru i 2, 8 g tlenu. Gęstość par tego związku względem wodoru wynosi 45. v Ustal wzór sumaryczny tego związku oraz wzory grupowe związków organicznych, które są wobec siebie izomerami funkcjonalnymi oraz podaj ich nazwy systematyczne. v Analiza i założenie do zadania: Ø wzór empiryczny związku: Cx. Hy. Oz Ø gęstość wodoru: Ø gęstość analizowanego związku: d = 45 ∙ d. H 2 = 45 ∙ 0, 0893 g/dm 3 ≈ 4, 0185 g/dm 3.

Zadanie 8 – rozwiązanie Ø ü ü obliczenie masy molowej związku organicznego: M = Vmol ∙ d = 22, 4 dm 3/mol ∙ 4, 0185 g/dm 3 = 90 g/mol obliczenie procentowego C, H i O w związku chemicznym: m = m. C + m. H + m. O = 2, 1 g + 0, 35 g + 2, 8 g = 5, 25 g ------ 100% 5, 2 g ------ 100% 2, 10 g C --- x 0, 35 g H --- x 2, 8 g O --- x x = 40 % C x = 6, 6 % H x = 53, 3 % O Ø obliczenie masy C, H i O w 1 molu związku: ü 90 g ------ 100% x ------ 40% C x ------ 6, 6% H x ------ 53, 3% O x ≈ 36 g C x≈6 g. H x ≈ 48 g O

Zadanie 8 – rozwiązanie / cd Ø obliczenie liczby moli atomów C, H i O w cząsteczce związku: Ø wzór sumaryczny związku: C 3 H 6 O 3

Zadanie 8 – rozwiązanie / cd Ø wzory grupowe izomerów funkcjonalnych i pozycyjnych związków o wzorze sumarycznym C 3 H 6 O 3 : ü HO-CH 2 - COOH kwas 3 -hydroksypropanowy / β-hydroksypropanowy, ü CH 3 -CH(OH)-COOH kwas 2 -hydroksypropanowy / α – hydroksypropanowy / kwas mlekowy, ü CH 2(OH)-CHO aldehyd glicerynowy / 2, 3 -dihydroksypropanal, ü HO-CH 2 -CO-CH 2 -OH keton: 1, 3 -dihydroksypropanon / aceton dihydroksylowy

Zadanie 9 v W pewnym alkoholu alifatycznym o masie molowej 62 g/mol stosunek masowy C : H : O wynosi 1, 2 : 0, 3 : 1, 6. v Oblicz i podaj, ile moli grup hydroksylowych zwiera 1 mol tego alkoholu, zapisz wzór grupowy tego alkoholu. v Analiza i założenia do zadania: Ø wzór empiryczny alkoholu: ü Cx. Hy. Oz, Ø na 62 g alkoholu przypada 3, 1 części masowych: ü 62 g = 1, 2 ∙ x + 0, 3 ∙ x + 1, 6 ∙ x = 3, 1 x

Zadanie 9 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby atomów C, H i O w cząsteczce alkoholu: Ø wzór sumaryczny alkoholu: C 2 H 6 O 2, Ø wzór rzeczywisty alkoholu: HO-CH 2 -OH Ø alkohol alifatyczny dihydroksylowy.

Zadanie 10 v Analizowany węglowodór zawiera 82, 8 % węgla i 17, 2 % wodoru a jego gęstość par względem gęstości powietrza atmosferycznego wynosi 2, 0. v Podaj wzór sumaryczny i nazwy systematyczne izomerów tego węglowodoru. v Analiza i założenia do zadania: Ø powietrze atmosferyczne zawiera 80% części objętościowych / masowych azotu i 20% części tlenu. Ø masa molowa powietrza: ü M = 0, 8 ∙ 28 g/mol + 0, 2 ∙ 32 g/mol = 28, 8 g/mol Ø gęstość molowa powietrza:

Zadanie 10 - rozwiązanie Ø obliczenie gęstości węglowodoru: ü dw = 2 ∙ dp = 2 ∙ 1, 2857 g/dm 3 = 2, 57 g/dm 3, Ø obliczenie masy molowej węglowodoru: ü Mw = Vmol ∙ dw = 22, 4 dm 3/mol ∙ 2, 57 g/dm 3 ≈ 58 g/mol Ø obliczenie liczby atomów węgla i wodoru w cząsteczce o ogólnym wzorze Cx. Hy:

Zadanie 10 – rozwiązanie / cd Ø wzór sumaryczny węglowodoru: ü C 4 H 10 Ø izomery węglowodoru i ich nazwy systematyczne: ü CH 3 -CH 2 -CH 3 n-butan, ü CH 3 -CH-CH 3 | CH 3 izo-butan / metylopropan

Zadanie 11 v W pewnej temp. i pod pewnym ciśnieniem 0, 506 dm 3 gazu zwierającego 90, 32 % krzemu i 9, 68 % wodoru ma masę równą w przybliżeniu masie 1, 12 dm 3 azotu. v Oblicz i podaj wzór sumaryczny cząsteczki gazu. v Analiza i założenia do zadania: Ø mol dowolnego gazu w tych samych warunkach temp. i ciśnienia zajmuje identyczną objętość, stąd można rozpatrywać objętość w warunkach normalnych azotu i analizowanego gazu, Ø masa azotu zawarta w 1, 12 dm 3:

Zadanie 11 – rozwiązanie Ø obliczenie masy molowej analizowanego gazu: ü 0, 506 dm 3 ------- 1, 4 g 22, 400 dm 3/mol ------- x x = 62 g/mol = Msilanu Ø obliczenie liczby atomów krzemu i wodoru w gazie o wzorze ogólnym Six. Hy: Ø Wzór analizowanego gazu: Si 2 H 6

Zadanie 12 v Na całkowite wytrącenie kationów srebra w 15 cm 3 0, 1 molowego roztworu Ag. NO 3 zużyto 10 cm 3 0, 05 molowego roztworu soli chlorkowej. v Podaj ogólny wzór soli chlorkowej. v Analiza i założenia do zadania: Ø należy pominąć iloczyn rozpuszczalności Ag. Cl, Ø Ag+ + Cl- Ag. Cl ü 1 mol + 1 mol 1 mol Ø wzór empiryczny soli chlorkowej Me. Clx.

Zadanie 12 - rozwiązanie Ø obliczenie liczby moli kationów Ag+ w roztworze: ü 1000 cm 3 roztworu Ag. NO 3 ----- 0, 1 mol Ag+ 15 cm 3 roztworu Ag. NO 3 ----x x = 0, 0015 mol Ag+ Ø obliczenie liczby anionów Cl- w soli Me. Clx: ü 1000 cm 3 roztworu Me. Clx ----- x ∙ 0, 05 mol Cl 10 cm 3 roztworu Me. Clx ----- 0, 0015 mol Clx=3 Ø wzór ogólny soli chlorkowej: Me. Cl 3

Zadanie 13 v Do całkowitego spalenia próbki pewnego węglowodoru zużyto 112 cm 3 tlenu a otrzymany tlenek węgla(IV) przepuszczono przez płuczkę wapienną i otrzymano 0, 3 g osadu. v Wyznacz wzór elementarny węglowodoru. v Analiza i założenia do zadania: Ø mol dowolnego gazu w tych samych warunkach temp. i ciśnienia zajmuje identyczną objętość, stąd można rozpatrywać objętość w warunkach normalnych tlenu i analizowanego gazu Ø Ca(OH)2 + CO 2 Ca. CO 3 + H 2 O ü 1 mol + 1 mol (44 g) 1 mol (100 g) + 1 mol

Zadanie 13 - rozwiązanie Ø obliczenie masy węgla w próbce węglowodoru: ü 100, 0 g Ca. CO 3 ----- 12 g C 0, 3 g Ca. CO 3 ----- x x = 0, 036 g C = mc Ø obliczenie liczby gramów tlenu zużytego do utlenienia węgla i liczby gramów wodoru w próbce gazu: ü 22, 400 dm 3 O 2 ------ 32 g O 2 ü m. O 2 = 0, 16 g – 0, 096 g = 0, 112 dm 3 O 2 ----- x 0, 064 g tlenu zużytego do x = 0, 16 g O 2 spalenia wodoru ü 12, 000 g C ---- 32 g O 2 0, 036 g C ---- x x = 0, 096 g O 2 ü 2 g H 2 ------ 16, 000 g O 2 x ------- 0, 064 g O 2 x = 0, 008 g H 2 = m. H

Zadanie 13 – rozwiązanie / cd Ø obliczenie masy próbki analizowanego gazu: Ø m. C + m. H = 0, 036 g + 0, 008 g = 0, 044 g Ø obliczenie liczby atomów C i H w węglowodorze Cx. Hy: ü 0, 044 g -------- 100 % 0, 036 g C ---- x 0, 008 g H ---- x x = 81, 8 % C / 81, 8 g x = 18, 2 % H / 18, 2 g : 6, 82 ∙ 3 lub C : H = (0, 036 g : 12 g/mol) : (0, 008 g : 1 g/mol) = 3 : 8 Ø wzór sumaryczny węglowodoru: C 3 H 8

Zadanie 14 v W trakcie hydrolizy pewnego estru otrzymano monohydroksylowy nasycony alkohol o masie cząsteczkowej 46 u i nasycony monokarboksylowy kwas o masie cząsteczkowej 60 u. v Ustal wzór grupowy i nazwę analizowanego estru. v Analiza i założenia do zadania: O // Ø R – C – O – R + H 2 O R-COOH + R-OH Ø wzory ogólne produktów hydrolizy estru: ü Cn. H 2 n+1 - COOH; Cn. H 2 n+1 -OH

Zadanie 14 - rozwiązanie Ø ustalenie wzoru rzeczywistego monohydroksylowego alkoholu Cn. H 2 n+1 -OH o masie cząsteczkowej 46 u: ü n ∙ 12 u + (2 n + 1) ∙ 1 u + 16 u + 1 u = 46 u 14 n = 46 u – 18 u = 28 u, n = 2, CH 3 – CH 2 – OH Ø Ustalenie wzoru rzeczywistego monokarboksylowego kwasu Cn. H 2 n+1 -COOH o masie cząsteczkowej 60 u: ü n ∙ 12 u + (2 n + 1) ∙ 1 u + 12 u + 32 u + 1 u = 60 u 14 n = 60 u – 46 u = 14 u, n = 1, CH 3 – COOH Ø wzór grupowy estru – etanianu (octanu) etanolu: O // ü CH 3 – C – O – CH 2 – CH 3

Zadanie 15 v W wyniku spalenia całkowitego 1 mola pewnego węglowodoru otrzymano 4 mole wody a całkowite zużycie tlenu wyniosło 7 moli. v Ustal grupy do jakich może należeć analizowany węglowodór, zapisz wszystkie możliwe wzory grupowe izomerów i nadaj im nazwy systematyczne. v Analiza i założenia do zadania: Ø ogólny wzór węglowodoru: Cx. Hy Ø 4 mole wody 4 mole H 2 i 2 mole O 2, y = 8, Ø pozostałe ilości moli tlenu: 7 mol – 2 mole = 5 moli, Ø 1 mol O 2 1 mol CO 2, 5 mol O 2 5 mol CO 2: x = 5.

Zadanie 15 – rozwiązanie Ø wzór ogólny węglowodoru: C 5 H 8 Ø grupa węglowodorów: alkiny (Cn. H 2 n-2): ü 1 CH≡C-CH -CH pent-1 -yn 2 2 3 ü CH 3 -2 C≡C-CH 2 -CH 3 / pent-2 -yn ü CH≡C-3 CH-CH 3 / 3 -metylobut-1 -yn | CH 3

Zadanie 15 – rozwiązanie / cd Ø grupa węglowodorów: alkadieny (Cn. H 2 n-2): ü 1 CH =2 C=CH-CH / pent-1, 2 -dien, 2 2 3 ü 1 CH =CH-3 CH=CH-CH / pent-1, 3 -dien, 2 3 ü 1 CH =CH-CH -4 CH=CH / pent-1, 4 -dien, 2 2 2 ü 1 CH =2 C=3 C-CH / 3 -metylobut-1, 2 -dien 2 3 | CH 3 ü 1 CH =2 C-3 CH=CH / 2 -metylobut-1, 3 -dien 2 2 | CH 3

Zadanie 15 – rozwiązanie / cd Ø grupa węglowodorów: cykloalkeny (Cn. H 2 n-2): 1 CH ü HC cyklopenten H 2 C CH H 3 C CH 2 H 2 C CH 2 H 3 C 3 -metylocykolbuten ü H 3 C 1 C CH H 3 C CH 3 CH 2 3 C 1 CH H C 2 C 1 C CH H 2 C CH 2 H 2 C 3 3 1 -metylocyklobuten 3, 3 -dimetylocyklopropen 1, 2 -dimetylocyklopropen

Zadanie 16 v Spalono 20 cm 3 pewnego gazowego węglowodoru, zużywając 10 cm 3 tlenu. Po skropleniu wody pozostało 100 cm 3 gazu, którego objętość po przepuszczeniu przez wodny roztwór Na. OH nie uległa zmianie. Objętości gazów mierzono w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury. v Ustal i podaj wzory grupowe izomerów spalonego węglowodoru. v Analiza i założenia do zadania: Ø produktami spalania są H 2 O i CO, Ø mol dowolnego gazu w tych samych warunkach temp. i ciśnienia zajmuje identyczną objętość, stąd można rozpatrywać objętość w warunkach normalnych tlenu, tlenku węgla(II) i analizowanego gazu.

Zadanie 16 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby moli gazów węglowodoru, tlenku węgla(II) w reakcji i liczby moli tlenu zużytego do spalenia C: ü 1 mol Cx. Hy ----- 22, 40 dm 3 x ------ 0, 02 dm 3 ----------------x = 0, 0009 mol Cx. Hy ü 1 mol O 2 ----- 22, 40 dm 3 x ------ 0, 11 dm 3 ----------------x = 0, 0049 mol O 2 ü 1 mol CO ----- 22, 40 dm 3 x ------ 0, 11 dm 3 ----------------x = 0, 0046 mol CO ü 2 mol CO ----- 1 mol O 2 0, 0046 mol CO ----- x -----------------x = 0, 0023 mol O 2 Ø obliczenie liczby moli wodoru w próbce węglowodoru: ü n. O 2 = 0, 0049 mol – 0, 0023 mol = 0, 0026 mol tlenu zużytego do spalenia wodoru ü 1 mol O 2 ------- 2 mol H 2 0, 0026 mol O 2 ------ x ---------------x = 0, 0052 mol H 2

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø obliczenie liczby atomów C i H w analizowanym węglowodorze: Ø wzór sumaryczny analizowanego węglowodoru: ü C 5 H 12 Ø wzory grupowe izomerów węglowodorów: ü CH 3 – CH 2 – CH 3 / n-pentan

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd ü CH 3 – 2 CH – CH 2 – CH 3 / 2 -metylobutan | CH 3 ü CH 3 | CH 3 – CH 3 | CH 3 / dimetylopropan

Zadanie 17 v Zmieszano 20 cm 3 pewnego gazowego węglowodoru ze 120 cm 3 tlenu i mieszaninę zapalono. Po zakończeniu spalania wodę skroplono a produkty gazowe o objętości 80 cm 3 przepuszczono przez płuczkę z wodnym roztworem Na. OH i ich objętość zmniejszyła się do 20 cm 3 (wszystkie objętości gazów mierzono w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia) v Ustal i podaj wzory grupowe możliwych izomerów analizowanego węglowodoru, podaj nazwy związków otrzymanych w reakcji chlorowania tych izomerów, zapisz wzory grupowe produktów reakcji izomerów z sodem w podwyższonej temp.

Zadanie 17 / cd v Analiza i założenia do zadania: Ø mol dowolnego gazu w tych samych warunkach temp. i ciśnienia zajmuje identyczną objętość, stąd można rozpatrywać objętość w warunkach normalnych tlenu, tlenku węgla(II), tlenku węgla(IV) i analizowanego gazu, Ø produktami gazowymi są tlenki węgla II i węgla IV, z 80 cm 3 produktów gazowych: ü VCO 2 = 60 cm 3, VCO = 20 cm 3. Ø chlorowanie przebiega w obecności uv/temp. zgodnie z regułą Zajcewa, Ø reakcje monochloropochodnych węglowodorów z sodem / reakcje Würtza są reakcjami alkilowania.

Zadanie 17 – rozwiązanie Ø obliczenie liczby moli gazów: węglowodoru – Cx. Hy, CO 2 i O 2 : ü 1 mol Cx. Hy ----- 22, 40 dm 3 ü 1 mol O 2 ----- 22, 40 dm 3 x ------ 0, 02 dm 3 x ------ 0, 12 dm 3 -------------------------------x ≈ 0, 0009 mol Cx. Hy x ≈ 0, 00536 mol O 2 ü 1 mol CO 2 ----- 22, 40 dm 3 x ------ 0, 06 dm 3 ----------------x ≈ 0, 0027 mol CO 2 ü 1 mol CO ----- 22, 40 dm 3 x ------ 0, 02 dm 3 ----------------x ≈ 0, 0009 mol CO

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø obliczenie liczby moli tlenu do spalenia węglowodoru do H 2 O, CO 2: ü 1 mol O 2 ----- 1 mol CO 2 ü 1 mol O 2 ----- 2 mol CO x ------ 0, 0027 mol x ------ 0, 0009 mol -------------------------------x ≈ 0, 0027 mol O 2 x ≈ 0, 00045 mol O 2 Ø liczba moli tlenu zużytego do spalenia wodoru: ü n = 0, 00536 mol – 0, 0027 mol – 0, 00045 mol ≈ 0, 0022 mol Ø obliczenie moli wodoru w próbce węglowodoru: ü 2 mol H 2 ---- 1 mol O 2 x ---- 0, 00221 mol O 2 -----------------------x = 0, 0044 mol H 2

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø obliczenie liczby atomów węgla i wodoru w cząsteczce analizowanego węglowodoru Cx. Hy: Ø Wzór sumaryczny węglowodoru: ü C 4 H 10

Zadanie 17 rozwiązanie / cd Ø izomery butanu: ü CH 3 – CH 2 – CH 3 / n – butan, ü CH 3 – CH 3 / metylopropan | CH 3 Ø monochloropochodne butanu: ü 1 CH – CH / 1 -chlorobutan, 2 2 2 3 | Cl ü CH 3 – 2 CH – CH 2 – CH 3 / 2 -chlorobutan | Cl

Zadanie 17 rozwiązanie / cd Ø produkty monochloropochodnych butanu i izobutanu w reakcji z sodem (reakcja Würtza) ü CH 3–CH 2– 3 CH– 4 CH–CH 2–CH 3 / 3, 4 -dimetyloheksan | | CH 3 | ü CH 3– 2 C–CH 2–CH 3 / 2, 5 -dimetyloheksan | CH 3

Zadanie 17 rozwiązanie / cd Ø monochloropochodne metylopropanu: ü 1 CH – 2 CH – CH / 1 -chlorometylopropan 2 3 | | Cl CH 3 Cl | ü CH 3 – 2 C – CH 3 / 2 -chlorometylopropan | CH 3

Zadanie 17 rozwiązanie / cd Ø produkty monochloropochodnych butanu i izobutanu w reakcji z sodem (reakcja Würtza) ü CH 3–CH 2–CH 2–CH 3 / n-oktan ü CH 3– 2 CH–CH 2–CH 3 / 2 -metyloheptan | CH 3 ü CH 3– 2 CH–CH 2– 4 CH–CH 2–CH 3 / 2, 4 -dimetyloheksan | | CH 3 ü CH 3– 2 CH–CH 2– 5 CH–CH 3 / 2, 5 -dimetyloheksan | | CH 3

Zadanie 17 rozwiązanie / cd Ø produkty monochloropochodnych butanu i izobutanu w reakcji z sodem (reakcja Würtza) CH 3 | ü CH 3– 2 C – 3 CH–CH 2–CH 3 / 2, 2, 5 -trimetylopentan | | CH 3 | | ü CH 3– 2 C – 3 C–CH 3 / 2, 2, 3, 3 -tetrametylobutan | | CH 3

Zadanie 18 v Zmieszano 20 cm 3 pewnego gazowego węglowodoru ze 150 cm 3 tlenu i mieszaninę zapalono. Po zakończeniu całkowitego spalania wodę skroplono a produkty gazowe o objętości 100 cm 3 przepuszczono przez płuczkę z wodnym roztworem Na. OH i ich objętość zmniejszyła się do 20 cm 3 (wszystkie objętości gazów mierzono w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia) v Ustal i podaj wzory grupowe możliwych izomerów analizowanego węglowodoru jeżeli izomery tego węglowodoru ulegają reakcji substytucji – halogenowania dając monohalogenowęglowodory alifatyczne nasycone.

Zadanie 18 / cd v Analiza i założenia do zadania: Ø mol dowolnego gazu w tych samych warunkach temp. i ciśnienia zajmuje identyczną objętość, stąd można rozpatrywać objętość w warunkach normalnych tlenu, tlenku węgla(II), tlenku węgla(IV) i analizowanego gazu, Ø produktami gazowymi jest tlenek węgla IV, z 100 cm 3 produktów gazowych: ü VCO 2 = 80 cm 3, VO 2 = 20 cm 3 - użyty w nadmiarze, Ø analizowanym jest węglowodór nasycony o wzorze ogólnym Cn. H 2 n+2, wynika to z reakcji substytucji, której ulega ten związek (w określnych warunkach substytucji mogą ulec również węglowodory nienasycone).

Zadanie 18 - rozwiązanie / cd Ø obliczenie liczby moli węglowodoru Cn. H 2 n+2, CO 2, ü 1 mol ----- 22, 4 dm 3 Cn. H 2 n+2 ü 1 mol ----- 22, 4 dm 3 CO 2 x ----- 0, 02 dm 3 x ----- 0, 08 dm 3 -------------------n. Cn. H 2 n+2 = x = 0, 00089 mol n. CO 2 = x = 0, 00357 mol Ø obliczenie liczby atomów węgla w węglowodorze Cn. H 2 n+2 Ø wzór sumaryczny analizowanego węglowodoru: ü C 4 H 10

Zadanie 18 - rozwiązanie / cd Ø sprawdzenie założenia o całkowitym spaleniu węglowodoru i użyciu tlenu w nadmiarze: ü 1 mol C ------- 22, 4 dm 3 O 2 0, 00357 mol C ----x -------------------x = 0, 07997 dm 3 ≈ 80 cm 3 O 2 ü 2 mole H 2 ---- 22, 4 dm 3 O 2 0, 0089 mol H : 2 ---- x --------------------x = 0, 4984 dm 3 ≈ 50 cm 3 O 2 Ø obliczenie objętości nadmiaru tlenu: ü VO 2 = 150 cm 3 – 80 cm 3 – 50 cm 3 = 20 cm 3

Zadanie 18 - rozwiązanie c/d Ø izomery konstytucyjne – szkieletowe butanu: ü CH 3 – CH 2 – CH 3 n – butan, ü CH 3 – CH 3 | CH 3 ü izobutan / metylopropan