Решение задачи

[Sarvar97]

Для того, чтобы определить строение неизвестного углеводорода двое лаборантов провели два эксперимента. Первый лаборант сжег некоторое количество этого вещества Х в атмосфере газа Y. По окончанию процесса, он снизил температуру до 20°C, а газообразные продукты пропустил через избыточный раствор известковой воды и получил осадок белого вещества массой 6,24 г. Другой лаборант этот же опыт с этим же веществом и с такой же массой проделал в атмосфере газа Z. Образованные продукты горения пропустил через избыток гидроксида кальция и получил 16 г белого осадка. Известно, что углеводород X не взаимодействует с бромом в присутствии FeBr3, а с хлором реагирует только при облучении светом и дает одно монохлорпроизводное. Окисление горячим раствором перманганата калия вещества X, приводит к образованию нового вещества A, способного прореагировать с соляной кислотой в мольном соотношении 1:12. Определите все вещества.

Я так думал что первый сжигал в атмосфере кислорода, а второй - в атмосфере фтора. При этом у первого в осадок выпадал карбонат кальция, а у второго смесь карбоната и фторида кальция (который получался при реакции HF с известковой водой). Ролучилось при этом соотношение C:H в исходном углеводороде 1:4 - метан. Но он по условиям не подходит т.к. он не может при окислении перманганатом образовать соединение, реагирующее с HCl с таким соотношением, как в условии. Вч как считаете?

[mypucm]

Олимпмиадные задачи несколько в другой теме

[s324]

1. Углеводороды горят в кислороде, хлоре и фторе:

СxHy + (x + 0,25y)O2 = xCO2 + 0,5yH2O;

СxHy + (2x + 0,5y)F2 = xCF4 + yHF ;

СxHy + (2x + 0,5y)Cl2 = xCCl4 + yHCl

При пропускании продуктов горения в раствор Са(OH)2 могут происходить следующие реакции:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3+ + H2O;

Ca(OH)2 + 2HF = CaF2+ + 2H2O;

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

CF4 и CCl4 c раствором Са(ОН)2 при 25?С не реагируют. Хлорид кальция хорошо растворим в воде и осадка не образует. Таким образом, получены осадки СаСО3 и CaF2 . Из этого следует, что газы А и В - кислород и фтор.

Из одного моля углеводорода СxНy при сгорании в кислороде образуется х молей СО2 , который при поглощении Са(ОН)2 дает х молей, или 100х г СаСО3 . При сгорании во фторе из одного моля углеводорода СxНy образуется y молей НF, который дает 0,5y молей, или 39y г СаF2 .

Из углеводорода состава СxН2x+2 образуются осадки массой m(CaCO3) = 100x г и m(CaF2) = = 39(2x + 2) = 78x + 78 г. Легко видеть, что только для метана, этана и пропана (x < 4) масса осадка СаF2 больше массы осадка СаСО3 . Для всех остальных углеводородов соотношение обратное. Поэтому мы можем предположить, что газ В - кислород, газ А - фтор.

2. При пропускании продуктов горения в кислороде в раствор Са(ОН)2 получено 16 г, или 0,16 моля СаСО3 . Следовательно, в навеске содержится 0,16 моля С. При пропускании продуктов горения во фторе в раствор Са(ОН)2 получено 6,24 г, или 0,08 моля СаF2 . Следовательно, в навеске содержится 0,16 моля Н. Простейшая формула углеводорода (СН)n . Небольшое содержание водорода дает основание предположить, что в состав Х входят либо тройные связи, либо ароматические кольца.

Так как вещество Х не взаимодействует с хлором в условиях электрофильного присоединения или замещения, оно не содержит алифатических кратных связей и незамещенных ароматических С-Н-групп. Образование одного монохлорпроизводного в условиях радикального хлорирования означает, что в молекуле Х все атомы водорода эквивалентны. Условию эквивалентности монохлорпроизводных могут отвечать только метильные группы. Таким образом, вещество Х представляет собой полиароматическое соединение. При действии KMnO4 в нейтральной среде метильные группы окисляются до карбоксильных, при этом образуются калиевые соли карбоновых кислот. Вещество Y является средней калиевой солью поликарбоновой кислоты, которая при взаимодействии с соляной кислотой последовательно образует ряд кислых солей и в конечном счете соответствующую карбоновую кислоту. Таким образом, число продуктов взаимодействия калиевой соли с сильной кислотой равно числу карбоксильных групп, а следовательно, числу метильных заместителей в структуре углеводорода Х. Значит, Х содержит 12 метильных групп, то есть 36 атомов Н, что соответствует формуле С36Н36 .

Условию эквивалентности 12 метильных групп может соответствовать только высокосимметричная структура, скорее всего циклическая. Остаток после мысленного удаления метильных групп представляет собой углеродный скелет, не содержащий водорода. Таким скелетом может быть только система конденсированных бензольных колец. Искомый углеводород - додекаметилкоронен:

 

3. Уравнения реакций:

C24(CH3)12 + 24KMnO4 =

= C24(COOK)12 + 24MnO2 + 12KOH + 12H2O;

C24(COOK)12 + 12HCl = C24(COOH)12 + 12KCl

[Sarvar97]

Спасибо большое. Теперь буду открывать темы в подходящем разделе.