Question

в результате гидратации 6,72 л  (н.у.) алкина в присутствии катализатора образовалось 17,4 гр органического вещества. Установите молекулярную формулу углеводорода

Answer 1

 

Алкин - вещество вида CnH(2n-2)

При гидратации происходит следующее: (Реакция Кучерова)

 

CnH(2n-2) + H2O  --(HgSO4)--> CnH(2n)O

 

Итак:

Дано:

V(CnH(2n-2)) = 6.72 л

m(CnH(2n)O) = 17.4 г

-----------------------------

CnH(2n-2) -- ?

----------------------------

 

6,72 л                                              17,4 г

CnH(2n-2) + H2O  --(HgSO4)--> CnH(2n)O

22,4 л/моль                                       (12n+2n-2) г/моль

 

 

n(CnH(2n-2)) = V(CnH(2n-2)) / Va = 6.72/22.4 = 0.3 моль

 

согласно уравнению реакции:

n(CnH(2n)O) = n(CnH(2n-2)) = 0,3 моль

 

M((CnH(2n)O) = 12n + 2n +16 = 14n + 16               (1)

 

m(CnH(2n)O) = M(CnH(2n)O) * n(CnH(2n)O) ==>

M(CnH(2n)O) = m(CnH(2n)O) / n(CnH(2n)O)                     (2)

 

Приравнивая (1) и (2), получаем:

 

14n + 16 = 17.4 / 0.3

откуда:

 

4n + 16 = 58 г/моль

n = 42/14 = 3

 

Следовательно, формула алкина выглядит так:

 

C3H4

или

С≡CH-CH3 - (пропил, он же метилацетилен)

 

А сама реакция:

 

С≡CH-CH3 + H2O --(HgSO4)--> CH3-CO-CH3

 

ОТВЕТ:

C3H4  или  С≡CH-CH3   (пропил, он же метилацетилен)

Answer 2

Для определения молекулярной формулы углеводорода, образующегося в результате гидратации алкина, мы можем воспользоваться стехиометрией реакции и знанием молекулярных масс элементов.

Дано: - Количество алкина (6,72 л при нормальных условиях, н.у.) - Масса органического вещества, образовавшегося в реакции (17,4 г)

Шаг 1: Рассчитаем количество молей алкина, используя его объем при нормальных условиях и уравнение состояния газов (условия н.у. - это 0°C и 1 атмосферное давление):

Объем алкина в литрах (V) = 6,72 л Условия н.у.: Температура (T) = 0°C = 273,15 K Давление (P) = 1 атмосфера = 1,01325 * 10^5 Па

Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление V - объем n - количество молей R - универсальная газовая постоянная T - температура в Кельвинах

n = PV / RT n = (1,01325 * 10^5 Па) * (6,72 л) / (8,314 Дж/(моль·К) * 273,15 K) n ≈ 0,316 моль

Шаг 2: Рассчитаем мольную массу углеводорода, образовавшегося в реакции. Мольная масса вычисляется как отношение массы к количеству молей.

Масса органического вещества (m) = 17,4 г Мольное количество (n) = 0,316 моль

Мольная масса (M) = m / n M = 17,4 г / 0,316 моль ≈ 55,1 г/моль

Шаг 3: Теперь мы должны определить молекулярную формулу углеводорода. Для этого нам нужно знать, какие элементы в нем присутствуют и в каком соотношении.

Углеводороды состоят из углерода (C) и водорода (H). Поскольку углеводороды обычно образуются из алкинов путем добавления водорода, мы предполагаем, что это насыщенный углеводород (алкан). Мольная масса метана (самого простого алкана) составляет примерно 16 г/моль. Если мольная масса нашего углеводорода составляет около 55,1 г/моль, то можно предположить, что молекула этого углеводорода содержит более трех атомов углерода.

Давайте предположим, что молекула углеводорода содержит 4 атома углерода (C4Hx), и давайте рассчитаем молекулярную массу для разных вариантов значений x:

- Если x = 10, то M = 4 * 12,01 г/моль + 10 * 1,01 г/моль = 48,04 г/моль, что меньше, чем известная нам мольная масса 55,1 г/моль. - Если x = 11, то M = 4 * 12,01 г/моль + 11 * 1,01 г/моль = 52,05 г/моль, тоже меньше. - Если x = 12, то M = 4 * 12,01 г/моль + 12 * 1,01 г/моль = 56,06 г/моль, что уже больше, чем наша мольная масса.

Таким образом, наш углеводород имеет молекулярную формулу C4H12. Это бутан, насыщенный углеводород, именно такой углеводород образуется при гидратации алкина с образованием двух молекул воды.