Примеры решения задач

Задача 1. Каким образом можно осуществить реакции: ацетат натрия → уксусная кислота → хлоруксусная кислота? Напишите уравнения реакций.

Решение. Уксусная кислота — слабая, поэтому сильные кислоты вытесняют ее из ее солей: CH₃COONa + HCl = СН₃СООН + NaCl.

Уксусная кислота на свету реагирует с хлором:

СН₃СООН + Сl₂ = СН₂СlСООН + HCl↑.

Задача 2. Как можно получить пропионовую кислоту из бромэтана?

Решение. СН₃СН₂Br → СН₃СН₂СООН.

В молекуле пропионовой кислоты содержится три атома углерода, а в молекуле бромэтана — два. Дополнительный атом углерода можно ввести в состав молекулы, используя реакцию замещения с цианидом калия:

CH₃CH₂Br + KCN → CH₃CH₂CN + КBr.

В этой реакции образуется нитрил пропионовой кислоты (этилцианид), который гидролизуется при нагревании с образованием пропионата аммония:

CH₃CH₂CN + 2Н₂О  → СН₃СН₂СООМН₄.

Подкисление раствора пропионата аммония дает пропионовую кислоту:

CH₃CH₂COONH₄ + HCl  → СН₃СН₂СООН + NH₄Cl.

Другой способ решения этой задачи связан с использованием магнийорганических соединений и может быть проиллюстрирован схемой:

Мg                   СО₂.                     Н₂О
    С₂Н₅Br  →  С₂Н₅МgBr    →  С₂Н₅СООМgBr     →  С₂Н₅СООН

Задача 3. Напишите схему превращений, с помощью кото­рой из 3,3,3-трихлорпропена можно получить 3-гидроксипропановую кислоту. Укажите условия проведения реакций.

Решение. Хлороводород присоединяется к 3,3,3-трихлорпропену против правила Марковникова за счет -/-эффекта группы ССl₃:

ССl₃-СН=СН₂ + HCl →ССl₃-СН₂-СН₂Сl.

Гидролиз образующегося тетрахлорпроизводного водным раство­ром КОН дает (после подкисления) гидроксикислоту:

CCl₃CH₂CH₂Cl + 4KOH → НООС-СН₂-СН₂ОН + 4KCl + Н₂О

Задача 4. Уксусную кислоту массой 5,40 г поместили в со­суд объемом 4,50 л и нагрели до температуры 200 °С. Давление паров при этом составило 43,7 кПа. Определите число молекул димера уксусной кислоты в газовой фазе.

Решение. В парах уксусная кислота находится частично в виде димеров, а частично в виде отдельных молекул:

х моль       х/2 моль
2СН₃СООН  → (СН₃СООН)₂

Исходное количество уксусной кислоты: v(CH₃COOH) = m/ M = 5,4 / 60 = 0,09 моль. Пусть в реакцию димеризации вступило х моль    СН₃СООН, тогда образовалось х/2 моль димера (СН₃СООН)₂ и осталось (0,09 — х) моль СН₃СООН. Общее количество веществ в газовой фазе равно:

v = PV / (RT) = 43,7 * 4,50 / (8,31 * 473) = 0,05 = х/2 + (0,09 – х),

откуда х = 0,08 моль. Число молекул димера уксусной кислоты в газовой фазе равно:

N[(СН₃СООН)₂] = v * N_A = 0,08 / 2 * 6,02*10²³ = 2,408*10²².

Ответ. 2,408*10²² молекул (СН₃СООН)₂.

Задача 5. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей схеме:

Решение.

1) Этанол окисляется до ацетата натрия хроматом натрия в щелочном растворе:

ЗС₂Н₅ОН + 4Na₂CrO₄ + 7NaOH + 4H₂O = 3CH₃COONa + 4Na₃[Cr(OH)₆].

2) Этилацетат гидролизуется под действием щелочей:

СН₃СООС₂Н₅ + NaOH = CH₃COONa + С₂Н₅ОН.

3) Этанол окисляется до уксусной кислоты дихроматом калия в кислом растворе:

5С₂Н₅ОН + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ = 5СН₃СООН + 2K₂SO₄ +4MnSO₄ + 11H₂O.

4) Этилацетат можно получить из ацетата натрия действием этилиодида:

CH₃COONa + C₂H₅I = СН₃СООС₂Н₅ + Nal.

5) Уксусная кислота — слабая, поэтому сильные кислоты вытесняют ее из ацетатов:               

CH₃COONa + HCl = СН₃СООН + NaCl

6) Сложный эфир образуется при нагревании уксусной кислоты с этанолом в присутствии серной кислоты:

	H2SO4
СН3СООН + С2Н5ОН		СН3СООС2Н5 + Н2О