Примеры решения задач

Задача 1. Как в две стадии из уксусного альдегида получить бромэтан?

Решение. Уксусный альдегид можно восстановить водородом до этанола:

       t,Ni
СН₃СН=О + Н₂   →  СН₃СН₂ОН,

 а этанол обработать бромоводородной кислотой:

СН₃СН₂ОН + НBr →  СН₃СН₂Br + Н₂О.

Задача 2. Соединение состава С₄Н₈Сl₂ с неразветвленным углеродным скелетом нагрели с водным раствором гидроксида натрия и получили органическое соединение, которое при окис­лении гидроксидом меди (II) превратилось в соединение состава С₄Н₈О₂. Определите строение исходного соединения.

Решение. Если бы два атома хлора находились у разных ато­мов углерода, то при обработке щелочью мы получили бы двухатомный спирт, который не окисляется Сu(ОН)₂. Если бы два атома хлора находились при одном атоме углерода в середине цепи, то при обработке щелочью мы получили бы кетон, который не окисляется Сu(ОН)₂. Следовательно, искомое вещество - 1,1-дихлорбутан, СН₃СН₂СН₂СНСl₂. При щелочном гидролизе этого вещества образуется бутановый (масляный) альдегид:

  СН₃(СН₂)₂СНСl₂ + 2NaOH → СН₃(СН₂)₂СН=О + 2NaCl + Н₂O,

который окисляется гидроксидом меди (II) до бутановой (масляной)кислоты:

СН₃(СН₂)₂СН=О + ₂Сu(ОН)₂  →  СН₃(СН₂)₂СООН + Сu₂О↓ + 2Н₂О.

Ответ. 1,1-дихлорбутан.

Задача 3. Для каталитического гидрирования 17,8 г смеси муравьиного и уксусного альдегидов до соответствующих спиртов потребовалось 11,2 л водорода (н.у.). Определите массовые доли альдегидов в смеси.

Решение. Пусть в смеси находилось х моль НСНО и y моль СН₃СНО. тогда масса смеси равна: 30.х+44y = 17,8 г. Для полного гидрирования смеси по уравнениям

НСНО + Н₂→СН₃ОН,

СН₃СНО + Н₂→СН₃СН₂ОН

требуется (х+у) моль водорода, или 11,2/22,4 = 0,5 моль. Решая систему двух уравнений для х и у, находим: х = 0,3, У = 0,2.

Массовые доли альдегидов в смеси равны: w(НСНО) = 0,3-30 / 17,8 = 0,506, или 50,6%, w (СН3СНО) = 0,2-44 / 17,8 = 0,494, или 49,4%.

Ответ. 50,6% муравьиного альдегида, 49,4% уксусного альдегида.

Задача 4. Определите структурную формулу соединения, если известно, что оно состоит из 37,7% С, 6,3% Н и 56,0% Cl (по массе). 6,35 г паров этого соединения занимают объем 1,12 л (н.у.). При гидролизе этого соединения образуется вещество, со­стоящее из С, Н, О, а при восстановлении последнего образуется вторичный спирт.

Решение. В объеме 1,12 л содержится 1,12/22,4 = 0,05 моль данного вещества. Его молярная масса равна 6,35/0,05 = 127 г/моль. В одном моле вещества содержится 127-0,56 = 71 г Cl (два моль), 127-0,377 = 48 г С (четыре моль) и 127-0,063 = 8 г Н (восемь моль). Формула вещества - С₄Н₈Сl₂.

Вторичные спирты образуются при восстановлении кетонов, следовательно при гидролизе С₄Н₈Сl₂ образуется кетон. Это означает, что два атома хлора находятся при одном атоме углеро­да в середине цепи. Искомое вещество - 2,2-дихлорбутан, СН₃-СН2-ССl₂-СН₃.

Уравнения реакций:

Ответ. 2,2-дихлорбутан, СН₃-СН₂-ССl₂-СН₃.

Задача 5. К 1,17 г смеси прогтанола-1 и неизвестного альдегида добавили аммиачный раствор 5,80 г оксида серебра и слегка нагрели. Выпавший при этом осадок отфильтровали, а непрореагировавший оксид серебра перевели в хлорид серебра, масса которого оказалась равной 2,87 г. Определите строение взятого аль­дегида, если молярное отношение альдегида к спирту в исходной смеси равно 3:1.

Решение. С оксидом серебра в аммиачном растворе реагирует только альдегид:

     NН₃
 RCH=O + Ag₂O-   →  RCOOH + 2Ag↓

Непрореагировавший Ag2O перевели в AgCl действием избытка соляной кислоты:

Ag₂O + 2HCl = 2АgСl + Н₂О.

v(AgCl) = 2,87/143,5 = 0,02 моль. В эту реакцию вступило 0.02/2 = 0,01 моль Аg₂О, а всего было 5,8/232 = 0,025 моль Аg₂О; следо­вательно, в реакцию с альдегидом вступило 0,025-0,01 = 0,015 моль Ag₂O. v(RCH=O) = v(Ag₂O) = 0,015 моль.

Пропанола-1 в смеси было в 3 раза меньше, чем альдегида: v(CH3CH2CH2OH) = 0,015/3 = 0,005 моль. Масса пропанола-1 равна 0,005*60 = 0,3 г, а общая масса смеси - 1,17 г, следователь­но масса альдегида равна 1,17-0,3=0,87 г. Молярная масса альде­гида: M(RCH=O) = 0,87/0.015 = 58 г/моль, что соответствует ук­сусному альдегиду СН₃-СН=О.

Ответ. Уксусный альдегид, СН₃-СН=О.