33.07 Углеводороды

1. Общая схема горения органического вещества:

Орг.вещество + O₂ → CO₂ + Н₂О

Из условия задачи нам известны масса образовавшегося углекислого газа и объем выделившейся воды. Найдем количество вещества для воды и углекислого газа:

n(СO₂) = m(СO₂) / M(СO₂) = 66 / 44 = 1,5 моль

Чтобы найти количество вещества воды, требуется найти массу. Массу можно вычислить через объем по формуле:

m(H₂O) = p(H₂O) * V(H₂O) , где р(H₂O) это плотность воды. Так как нам известно, что плотность воды составляет 1 г/мл, то 

m(H₂O) = 1 * 18 = 18 г

Зная массу, вычислим количество вещества: 

n(H₂O) = m(H₂O) / M(H₂O) = 18 / 18 = 1 моль

 

2. Теперь проанализируем состав каждого выделившегося вещества:

СO₂ - углекислый газ, состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода. 

Вернемся к общей схеме горения органического вещества:

Орг.вещество + O₂ → CO₂ + Н₂О

Атомы углерода в исходных веществах есть только в неизвестном органическом соединении, а в продуктах - только в углекислом газе. Следовательно, все атомы углерода, которые были в органическом соединении, "перешли" в углекислый газ.

Поэтому мы делаем вывод, что количество атомов углерода органического соединения численно равно количеству атомов углерода углекислого газа: При этом в одной молекуле углекислого газа есть только один атом углерода. Это означает, что количество атомов углерода в углекислом газе равно количеству вещества углекислого газа.

n_{Орг.вещество}(С) = n(CO₂) = 1,5 моль

Отсюда масса атомов углерода в составе органического вещества: 

m_{Орг.вещество}(С) = n_{Орг.вещество}(С) * M_{Орг.вещество}(С) = 1,5 * 12 = 18 г

H₂O - вода, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Атомы водорода в исходных веществах есть только в неизвестном органическом соединении, а в продуктах - только в воде. Следовательно, все атомы водорода, которые были в органическом соединении, "перешли" в воду.

Поэтому мы делаем вывод, что количество атомов водорода органического соединения численно равно количеству атомов водорода в воде. При этом в одной молекуле воды есть два атома водорода. Это означает, что количество атомов водорода в два раза больше, чем количество вещества воды.

n_{Орг.вещество}(H) = 2 * (H₂O) = 2 моль

Отсюда масса водорода:

m_{Орг.вещество}(H) = n_{Орг.вещество}(H) * M(H) = 2 * 1 = 2 г

 

3. Масса органического вещества по условию равна 20 г. Сложим вычисленные массы углерода и водорода:

m(С) + m(H) = 18 + 2 = 20 г

Так как сумма масс равна массе органического вещества, то больше никаких других атомов вещество не содержит. 

Органическое вещество является углеводородом (содержит только углерод и водород).

 

4. Зная количество молей атомов вещества, можем определить их соотношение в органическом веществе: 

n(С) : n(H) = (1,5 : 2) | 1,5 = 1 : 1,33 

Простейшая формула: CH_1,33 

Домножим на три и получим целочисленное соотношение:

C₃H₄ 

 

5. Далее требуется определить что за вещество перед нами, для этого проанализируем подсказки: 1 моль этого органического вещества в присутствии катализатора присоединяет только 1 моль воды и данное вещество реагирует с аммиачным раствором оксида серебра.

С водой в реакцию присоединения вступают непредельные соединения.

Непредельными (ненасыщенными) являются соединения, в молекулах которых есть хотя бы одна двойная (C=C) или тройная (C≡C) связи между атомами углерода. Предельными (насыщенными) являются те вещества, в молекулах которых все связи между атомами углерода (C-C) одинарные.

С аммиачным раствором оксида серебра реагируют: алкины с тройной связью у крайнего атома, альдегидами и муравьиной кислотой .

 

Вещество C₃H₄ не может являться альдегидом, так как не содержит кислорода. 

Формула C₃H₄ соответствует алкинам (общая формула С_nH_2n-2), а точнее пропину ().

 

6. Напишем уравнение реакции пропина с аммиачным раствором оксида серебра: