Решение: Определение формулы хлораминопроизводного
При сгорании органического вещества $A$ массой $5{,}74\ \text{г}$ получили $6{,}272\ \text{л}$ углекислого газа (н.у.), $1{,}46\ \text{г}$ хлороводорода, $448\ \text{мл}$ азота (н.у.) и $3{,}24\ \text{г}$ воды. Вещество $A$ образуется при действии хлорметана на вещество $B$.
Проведите необходимые вычисления и установите молекулярную формулу вещества $A$. Составьте структурную формулу вещества $A$, однозначно отражающую порядок связи атомов в его молекуле, и напишите уравнение реакции получения вещества $A$ из вещества $B$ и хлорметана, используя структурные формулы органических веществ.
Решение по шагам
7 шаговВычислим количество вещества углекислого газа и определим количество атомов углерода в образце:
$$n(\mathrm{CO_2})=\dfrac{6{,}272\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}28\ \text{моль},\quad n(\mathrm{C})=0{,}28\ \text{моль}$$Количество вещества хлороводорода равно количеству вещества атомов хлора:
$$n(\mathrm{HCl})=\dfrac{1{,}46\ \text{г}}{36{,}5\ \text{г/моль}}=0{,}04\ \text{моль},\quad n(\mathrm{Cl})=0{,}04\ \text{моль}$$Определим количество атомов азота:
$$n(\mathrm{N_2})=\dfrac{0{,}448\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}02\ \text{моль},\quad n(\mathrm{N})=2\cdot0{,}02=0{,}04\ \text{моль}$$Общее количество атомов водорода в исходном веществе определим с учётом водорода, перешедшего в хлороводород:
$$n(\mathrm{H_2O})=\dfrac{3{,}24\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}=0{,}18\ \text{моль},\quad n(\mathrm{H})=2\cdot0{,}18-0{,}04=0{,}32\ \text{моль}$$Разделим найденные количества вещества атомов на наименьшее значение $0{,}04\ \text{моль}:
$$\mathrm{C:H:Cl:N}=\dfrac{0{,}28}{0{,}04}:\dfrac{0{,}32}{0{,}04}:\dfrac{0{,}04}{0{,}04}:\dfrac{0{,}04}{0{,}04}=7:8:1:1$$Следовательно, молекулярная формула вещества $A$ — $\mathrm{C_7H_8ClN}$. С учётом образования вещества действием хлорметана на хлоранилин можно записать, например, образование $N$-метил-4-хлоранилина:
Уравнение реакции получения вещества $A$:
$$\mathrm{p\text{-}ClC_6H_4NH_2+CH_3Cl\rightarrow p\text{-}ClC_6H_4NHCH_3+HCl}$$Молекулярная формула вещества $A$: $\mathrm{C_7H_8ClN}$; структурная формула: $\mathrm{p\text{-}ClC_6H_4NHCH_3}$; реакция: $\mathrm{p\text{-}ClC_6H_4NH_2+CH_3Cl\rightarrow p\text{-}ClC_6H_4NHCH_3+HCl}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
При определении водорода не учитывают водород, содержащийся в образовавшемся хлороводороде.
Для азота забывают, что молекула азота содержит два атома азота.
Записывают эмпирическую формулу без проверки соответствия реакции алкилирования.
Не указывают структурные формулы органических веществ в уравнении реакции.