Часть 3
C1. Используя метод электронного баланса,
составьте уравнение реакции
KMnO4 + HBr 
MnBr2 + Br2 + ... +
...
Определите окислитель и восстановитель.
Решение. Запишем электронный баланс,
учитывая, что марганец меняет степень окисления от +7 до +2, а
бром - от -1 до 0:
Mn+7 + 5e = Mn+2
2Br- - 2e = Br
Марганец принимает
электроны, он - окислитель, бром отдает - он восстановитель.
Число электронов, переданных от окислителя к восстановителю,
должно быть одно, поэтому домножаем оба уравнения так, чтобы
число электронов в каждом уравнении было одинаково:
2|
Mn+7 + 5e = Mn+2
5| 2Br- -
2e = Br
Поставим коэффициенты окислителя и
восстановителя в схему реакции:
2KMnO4 + HBr
2MnBr2 + 5Br2 +
... + ...
В левой части коэффициент у HBr не ставим - часть
ионов брома пойдет на солеобразование. Запишем недостающие
вещества в правую часть схемы. Калий из перманганата перейдет в
бромид калия, кроме того, получится вода:
2KMnO4
+ HBr 2MnBr2 +
5Br2 + KBr + H2O
У KBr ставим 2 (слева два атома
калия), у воды 8 (слева 8 кислородов), и, наконец у HBr в левой
части 16 (справа 16 атомов водорода и 16 атомов брома).
Окончательно получим:
2KMnO4 + 16HBr 2MnBr2 + 5Br2 + KBr +
8H2O
C2. Даны вещества: сера, водород, хлорная кислота, гидроксид цезия. Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими веществами.
Решение.
S +
H2 = H2S - при нагревании
3S + 6CsOH
= 2Cs2S + Cs2SO3 +
3H2O - при кипячении в водном растворе
S +
HClO4 + H2O = H2SO4
+ Cl2 - хлорная кислота при нагревании проявляет
окислительные свойства
CsOH + HClO4 =
CsClO4 + H2O - реакция нейтрализации
C3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Х1 
Х2 бензол 
Х3 стиролРешение.
CH3-CHBr-CH2-CH2-CH2-CH3
+ KOH
CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3
+ KBr + H2O - дегидрогалоидирование, реакция идет по правилу
Зайцева, поэтому получается гексен-2
CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3
+ H2
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
- каталитическое гидрирование, образуется н-гексан
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
C6H6 +
4H2 - каталитическая дегидроциклизация
C6H6 + C2H4
C6H5-CH2-CH3
алкилирование бензола алкеном по Фриделю-Крафтсу, продукт -
этилбензол
C6H5-CH2-CH3
C6H5-CH=CH2 каталитическое
дегидрирование этилбензола, результат - стирол.
C4. Газ, выделившийся при взаимодействии 3,2 г меди с 100 мл 60%-ной азотной кислоты (плотностью 1,4 г/мл), растворили в 100 г 15%-ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массовую долю нитрита натрия в полученном растворе.
Решение. Азотная кислота
с массовой долей 60% считается концентрированной. Запишем ее
реакцию с медью:
Cu + 4HNO3 =
Cu(NO3)2 + 2NO2 +
2H2O
Количество вещества меди n(Cu) =
3,2г/64г/моль = 0,05 моль, азотной кислоты n(HNO3) =
(100мл*1,4г/мл*0,6)/63г/моль = 1,33 моль. По уравнению реакции с
одним молем меди реагирует четыре моля азотной кислоты, для
реакции с 0,05 моль меди нужно 0,2 моль кислоты. В наличии
кислоты 1,33 моль, т.е. азотная кислота в избытке и расчет ведем
по меди. По уравнению реакции количество образовавшегося
NO2 вдвое больше количества вступившей в реакцию
меди, т.е. 0,1 моль. Реакция NO2 со щелочью без
нагревания:
2NO2 + 2NaOH = NaNO2 +
NaNO3 + H2O
По уравнению нитрита
натрия NaNO2 образуется вдвое меньше количества
вступившего в реакцию NO2, т.е. 0,1/2 = 0.05 моль,
его масса m = 0,05*69 = 3,45 г (молярная масса нитрита натрия 69
г/моль, щелочь в избытке, что легко проверяется расчетом). Масса
раствора после поглощения NO2 составляет 100г +
m(NO2) = 100г + 0,1*46 = 104,6 г, массовая доля
нитрита натрия в этом растворе 3,45/104,6 = 0,033 или
3,3%.
Ответ: 3,3%
C5. Установите молекулярную формулу вторичного амина, массовая доля азота в котором равна 23,7% .
Решение. Предположим, что амин
предельный, тогда его формулу можно записать в виде
CnHn+3N. Выразим относительную
молекулярную массу амина: Мr = 12n + (2n+3) + 14. С
другой стороны, предположив, что атом азота в амине один, можно
вычислить Мr, поделив массу азота на его массовую
долю в амине: Мr = 14/0,237 = 59. Приравнивая,
получим:
12n + 2n + 3 + 14 = 59
откуда n = 3. Учитывая,
что амин вторичный (с азотом соединены два углеводородных
радикала) и распределяя три углерода по двум радикалам, получим
метилэтиламин:
CH3-NH-CH2-CH3
Ответ: CH3-NH-CH2-CH3