Question

В 1859 году английский химик Дж.Б. Бактон синтезировал вещество Х, молекула которого состояла из трех элементов. Вещество Х представляло собой высококипящую нерастворимую в воде бесцветную жидкость и содержало 29,71% углерода, 6,23% водорода. Для получения Х Бактон использовал сплав натрия с элементом Y, состав которого соответствует формуле NaY, причем 1,0 г этого сплава содержит 0,1 г натрия. Вещество Х легко горит в кислороде, образуя твердый красный порошок вещества Z, издавна использовавшегося в качестве красителя. A) Определите элемент Y. Б) Установите молекулярную формулу вещества Х. В) Приведите формулу вещества Z и рассчитайте, какую массу его можно получить при сжигании 10,0 г вещества Х? Г) Вещество Х с середины 20-х годов ХХ века стало важным коммерческим продуктом. Как оно применялось в промышленно развитых странах?

Answer 1

А) Масса NaY, сод-о 23 г Na (1 моль экв-в Na), = 1*(23/0.1) = 230 г, след-но, на Y прих-я 230-23 = 207 г, что соотв-т M Pb, т.е. Y - свинец;

Б) n C = 29.71/12 = 2.4758 моль, n H = 6.23/1 = 6.23 моль, 3-й эл-т - очевидно свинец по условию "Вещество Х легко горит в кислороде, образуя твердый красный порошок вещества Z, издавна использовавшегося в качестве красителя", т.к. при горении ни C, ни H, ни галогены не обр-т тв. в-в красного цвета, а если бы 3-м эл-м в составе X был натрий, то он бы обр-л бесцв. тв. в-во либо тв. в-во белого цвета (например Na2O или Na2CO3 или NaCl);

т.о. n Pb = (100-29.7-6.23)/207 = 0.3095 моль; делим все значения на мин. (0.3095) и пол-м ф-лу X - PbC8H20;

без учета Pb в составе X, мольное соотн-е C и H = 1 к 6.23/2.4758 = 2.5, т.к. число атомов не м.б. дробным, на 2 атома C прих-я 5 атомов H, т.е. C и H обр-т этил -C2H5, тогда уточн-я ф-ла X - Pb(C2H5)4 (тетраэтилсвинец);

В) Z - Pb3O4;

3Pb(C2H5)4 (M = 323 г/моль) + 41O2 = Pb3O4 (M = 685 г/моль) + 24CO2 + 30H2O - из 10/323 = 0.031 моль пол-я 685*(0.031/3) = 7.0783 г Pb3O4;

Г) Pb(C2H5)4 исп-я в качестве антидетонационной присадки к моторному топливу в ДВС.

Answer 2

а) Чтобы определить элемент y, нам нужно использовать информацию о процентах углерода и водорода в веществе Х. Вещество Х содержит 29.71% углерода и 6.23% водорода. Зная, что масса углерода и масса водорода в веществе Х соответствуют молярным отношениям, мы можем использовать периодическую таблицу элементов и их атомные массы для вычисления молекулярной формулы вещества Х.

Молярная масса углерода равна 12.01 г/моль, а молярная масса водорода равна 1.01 г/моль.

Предположим, что общая масса вещества Х составляет 100 г. Тогда из 29.71 г углерода мы можем рассчитать количество молей углерода:

моль углерода = масса углерода / молярная масса углерода моль углерода = 29.71 г / 12.01 г/моль ≈ 2.47 моль

Аналогично, из 6.23 г водорода мы можем рассчитать количество молей водорода:

моль водорода = масса водорода / молярная масса водорода моль водорода = 6.23 г / 1.01 г/моль ≈ 6.16 моль

Теперь взглянем на соотношение между молью углерода и молью водорода:

Моль соотношения между углеродом и водородом = моль углерода / моль водорода Моль соотношения между углеродом и водородом = 2.47 моль / 6.16 моль ≈ 0.40

Сравнивая это соотношение с формулой воды (H2O), мы видим, что элемент y в веществе Х является кислородом (O).

б) Теперь, когда мы знаем, что элемент y - это кислород (O), мы можем составить молекулярную формулу вещества Х. Исходя из процентного содержания углерода и водорода в веществе Х, мы можем сделать вывод, что молекула содержит 2 атома углерода и 6 атомов водорода. Таким образом, молекулярная формула вещества Х будет C2H6O.

в) Когда вещество Х горит в кислороде, оно образует твердый красный порошок вещества z. Мы не знаем точную формулу вещества z, но можем сделать предположение, что оно состоит из углерода и кислорода. Таким образом, возможная формула вещества z может быть CO.

Для расчета массы вещества z, которое можно получить при сжигании 10.0 г вещества Х, нам нужно сначала определить количество молей вещества Х:

моль вещества Х = масса вещества Х / молярная масса вещества Х моль вещества Х = 10.0 г / (12.01 г/моль + 1.01 г/моль + 16.00 г/моль) ≈ 0.44 моль

Из уравнения реакции сгорания вещества Х, мы видим, что для каждой молекулы вещества Х образуется одна молекула вещества z. Таким образом, количество молей вещества z будет таким же, как количество молей вещества Х:

моль вещества z = моль вещества Х ≈ 0.44 моль

Теперь мы можем рассчитать массу вещества z:

масса вещества z = моль вещества z * молярная масса вещества z масса вещества z = 0.44 моль * (12.01 г/моль + 16.00 г/моль) ≈ 11.20 г

Таким образом, при сжигании 10.0 г вещества Х можно получить примерно 11.20 г вещества z.

г) С середины 20-х годов ХХ века вещество Х стало важным коммерческим продуктом. Оно было использовано в промышленности для производства различных материалов, таких как пластмассы, резины, растворители, лаки, красители и другие химические соединения. Вещество Х также находит применение в фармацевтической, косметической и пищевой промышленности. Кроме того, вещество Х используется в производстве этилового спирта и других спиртов, а также в составе антифриза и адгезивов.