Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: При написании уравнений реакций указывайте преимущественно образующиеся продукты, используйте структурные формулы органических веществ.

Дегидрирование пропана на платине даёт алкен — это и есть \(X_{1}\), пропен: \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{3} \overset{Pt,\ t}{\rightarrow} CH_{2}=CH-CH_{3} + H_{2}\uparrow\) По двойной связи идёт присоединение брома — получается нужный вицинальный дибромид: \(CH_{3}-CH=CH_{2} + Br_{2} \rightarrow CH_{3}-CHBr-CH_{2}Br\) Спиртовой раствор щёлочи отщепляет обе молекулы \(HBr\) (двойное дегидрогалогенирование), поэтому \(X_{2}\) — алкин пропин: \(CH_{3}-CHBr-CH_{2}Br + 2NaOH \overset{t}{\rightarrow} CH_{3}-C\equiv CH + 2NaBr + 2H_{2}O\) Реакцию ведут в спиртовом растворе: в водном пошло бы замещение с образованием спирта. Над активированным углём при нагревании алкины тримеризуются (реакция Зелинского). Из пропина получается \(X_{3}\) — 1,3,5-триметилбензол (мезитилен) с симметричным расположением метильных групп: \(3CH_{3}-C\equiv CH \overset{C,\ t}{\rightarrow} C_{6}H_{3}(CH_{3})_{3}\) Подкисленный перманганат при нагревании окисляет все три боковые метильные группы до карбоксильных, а бензольное кольцо сохраняется — симметрия \(1,3,5\) переходит в целевую кислоту: \(5C_{6}H_{3}(CH_{3})_{3} + 18KMnO_{4} + 27H_{2}SO_{4} \overset{t}{\rightarrow} 5C_{6}H_{3}(COOH)_{3} + 18MnSO_{4} + 9K_{2}SO_{4} + 42H_{2}O\) Промежуточные вещества: \(X_{1}\) — пропен \(CH_{2}=CH-CH_{3}\) \(X_{2}\) — пропин \(CH_{3}-C\equiv CH\) \(X_{3}\) — 1,3,5-триметилбензол (мезитилен) \(C_{6}H_{3}(CH_{3})_{3}\)

При сгорании 29,2 г органического вещества A образовалось 52,8 г оксида углерода(IV), 5,6 г азота и 25,2 г воды. Известно, что молекула вещества A имеет неразветвлённый углеродный скелет, содержит три функциональные группы, при этом азотсодержащие группы максимально удалены друг от друга. Вещество A способно реагировать как с соляной кислотой, так и с гидроксидом натрия. На основании данных условия задачи: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу вещества A; 2) составьте структурную формулу вещества A, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение реакции вещества A с избытком соляной кислоты (используйте структурные формулы органических веществ).

Молекулярная формула вещества А: CxHyOzNk n(CO2) = 52,8 / 44 = 1,2 моль n(C) = n(CO2) = 1,2 моль n(N2) = 5,6 / 28 = 0,2 моль n(N) = 0,4 моль n(H2O) = 25,2 / 18 = 1,4 моль n(H) = 2n(H2O) = 2,8 моль m(C) = 14,4 г; m(H) = 2,8 г; m(O) = 6,4 г n(O) = 6,4 / 16 = 0,4 моль x : y : z : k = 1,2 : 2,8 : 0,4 : 0,4 Простейшая формула: C3H7ON Молекулярная формула: C6H14O2N2 Структурная формула вещества А: H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH (лизин) Уравнение реакции: H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH + 2HCl -> ClH3N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH(NH3Cl)-COOH Подробный разбор 1) Найдём количества элементов по продуктам сгорания: \(n(CO_{2}) = \dfrac{52,8\ \text{г}}{44\ \text{г/моль}} = 1,2\ \text{моль}\), значит \(n(C) = 1,2\ \text{моль}\), \(m(C) = 1,2 \cdot 12 = 14,4\ \text{г}\); \(n(H_{2}O) = \dfrac{25,2\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}} = 1,4\ \text{моль}\), значит \(n(H) = 2 \cdot 1,4 = 2,8\ \text{моль}\), \(m(H) = 2,8\ \text{г}\); \(n(N_{2}) = \dfrac{5,6\ \text{г}}{28\ \text{г/моль}} = 0,2\ \text{моль}\), значит \(n(N) = 0,4\ \text{моль}\), \(m(N) = 0,4 \cdot 14 = 5,6\ \text{г}\). Сумма масс \(C\), \(H\) и \(N\) меньше массы вещества, поэтому в состав входит кислород: \(m(O) = 29,2 - 14,4 - 2,8 - 5,6 = 6,4\ \text{г}\), \(n(O) = \dfrac{6,4\ \text{г}}{16\ \text{г/моль}} = 0,4\ \text{моль}\). Соотношение количеств вещества элементов: \(n(C) : n(H) : n(O) : n(N) = 1,2 : 2,8 : 0,4 : 0,4 = 3 : 7 : 1 : 1\), то есть простейшая формула \(C_{3}H_{7}ON\). 2) Вещество реагирует и с \(HCl\), и с \(NaOH\), значит содержит и основную аминогруппу, и кислотную карбоксильную группу. Всего групп три, а в простейшей формуле только один атом \(N\) и один атом \(O\) — трёх групп из этого набора не составить. Удваиваем: молекулярная формула \(C_{6}H_{14}O_{2}N_{2}\). Теперь два атома \(N\) дают две группы \(-NH_{2}\), а два атома \(O\) — одну группу \(-COOH\). Скелет неразветвлённый, аминогруппы максимально удалены друг от друга, поэтому вторая \(-NH_{2}\) стоит у последнего атома углерода цепи: \(H_{2}N-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH(NH_{2})-COOH\) (лизин) 3) С избытком соляной кислоты в соль переходят обе аминогруппы: \(H_{2}N-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH(NH_{2})-COOH + 2HCl \rightarrow ClH_{3}N-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH(NH_{3}Cl)-COOH\)

Насыщенный раствор хлорида кальция, приготовленный при некоторой температуре добавлением необходимого количества хлорида кальция к 160 мл воды, разлили на две колбы. В первую колбу добавили избыток раствора карбоната натрия. При этом выпал осадок массой 30 г. Во вторую колбу добавили 595 г раствора нитрата серебра с концентрацией 3,3 моль/л (плотность раствора 1,4 г/мл). Определите массовую долю нитрата серебра в растворе, образовавшемся во второй колбе. Растворимость хлорида кальция в воде при данной температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3(осадок) + 2NaCl CaCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl(осадок) + Ca(NO3)2 m(CaCl2) = 55,5 * 160 / 100 = 88,8 г n(CaCl2) = 88,8 / 111 = 0,8 моль n(CaCO3) = 30 / 100 = 0,3 моль n1(CaCl2) = n(CaCO3) = 0,3 моль n2(CaCl2) = 0,8 - 0,3 = 0,5 моль V(р-ра AgNO3) = 595 / 1,4 = 425 мл n(AgNO3) = 0,425 * 3,3 = 1,4 моль — избыток n(AgNO3)ост. = 1,4 - 1 = 0,4 моль m(AgNO3)ост. = 0,4 * 170 = 68 г n(AgCl) = 2 * n2(CaCl2) = 1 моль m(AgCl) = 143,5 г m2(р-ра CaCl2) = (160 + 88,8) * 0,5 / 0,8 = 155,5 г m2(конечного р-ра) = 155,5 + 595 - 143,5 = 607 г omega(AgNO3) = 68 / 607 = 0,112, или 11,2 % Подробный разбор Раствор насыщенный, поэтому массу растворённого \(CaCl_{2}\) находим прямо из растворимости, а затем делим его по колбам через количества вещества осадков. Уравнения реакций: \(CaCl_{2} + Na_{2}CO_{3} = CaCO_{3}\downarrow + 2NaCl\) \(CaCl_{2} + 2AgNO_{3} = 2AgCl\downarrow + Ca(NO_{3})_{2}\) Всего хлорида кальция в исходном растворе: \(m(CaCl_{2}) = \dfrac{55{,}5 \cdot 160}{100} = 88{,}8\) г, \(n(CaCl_{2}) = \dfrac{88{,}8}{111} = 0{,}8\) моль. Масса всего раствора: \(160 + 88{,}8 = 248{,}8\) г. Первая колба: \(n(CaCO_{3}) = \dfrac{30}{100} = 0{,}3\) моль, по первому уравнению \(n_{1}(CaCl_{2}) = n(CaCO_{3}) = 0{,}3\) моль. Значит во вторую колбу попало \(n_{2}(CaCl_{2}) = 0{,}8 - 0{,}3 = 0{,}5\) моль. Нитрат серебра: \(V = \dfrac{595}{1{,}4} = 425\) мл \(= 0{,}425\) л, \(n(AgNO_{3}) = 0{,}425 \cdot 3{,}3 = 1{,}4\) моль. По второму уравнению нужно \(2 \cdot 0{,}5 = 1\) моль, то есть \(AgNO_{3}\) взят в избытке. Остаток: \(n = 1{,}4 - 1 = 0{,}4\) моль, \(m(AgNO_{3}) = 0{,}4 \cdot 170 = 68\) г. Осадок из второй колбы: \(n(AgCl) = 2n_{2}(CaCl_{2}) = 1\) моль, \(m(AgCl) = 1 \cdot 143{,}5 = 143{,}5\) г. Масса раствора \(CaCl_{2}\) во второй колбе (доля пропорциональна количеству вещества): \(m_{2} = 248{,}8 \cdot \dfrac{0{,}5}{0{,}8} = 155{,}5\) г. Масса конечного раствора (осадок вычитаем): \(m = 155{,}5 + 595 - 143{,}5 = 607\) г. \(\omega(AgNO_{3}) = \dfrac{68}{607} = 0{,}112\), или \(11{,}2\) %. Ответ: \(\omega(AgNO_{3}) = 11{,}2\) %.

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов в основном состоянии содержат одинаковое число неспаренных электронов. Запишите номера выбранных элементов. 1) Ca 2) H 3) O 4) C 5) N

Число неспаренных электронов определяется по электронной конфигурации внешнего энергетического уровня атома в основном состоянии: электроны сначала заполняют орбитали одного подуровня поодиночке и только потом объединяются в пары. Кальций \(Ca\): \(...4s^{2}\) — на \(4s\)-орбитали два электрона образуют пару, неспаренных электронов 0. Водород \(H\): \(1s^{1}\) — единственный электрон один на орбитали, неспаренных 1. Кислород \(O\): \(...2s^{2}2p^{4}\) — четыре \(p\)-электрона размещаются на трёх орбиталях, одна пара и два одиночных электрона, неспаренных 2. Углерод \(C\): \(...2s^{2}2p^{2}\) — два \(p\)-электрона занимают разные орбитали, неспаренных 2. Азот \(N\): \(...2s^{2}2p^{3}\) — каждая из трёх \(p\)-орбиталей занята одним электроном, неспаренных 3. Одинаковое число неспаренных электронов (по два) получается только у кислорода и углерода — это элементы под номерами 3 и 4. Кальций с полностью спаренной \(4s\)-парой, водород с одним электроном и азот с тремя одиночными \(p\)-электронами дают значения 0, 1 и 3, которые больше ни с чем в ряду не совпадают. Ответ: 34.

Определите, у атомов каких из указанных в ряду элементов валентные электроны находятся как на s-, так и на d-подуровнях. Запишите номера выбранных элементов. 1) Si 2) Fe 3) Sn 4) Pb 5) Cr

Валентные электроны — это те, что участвуют в образовании химических связей: для элементов главных подгрупп это электроны внешнего s- и p-подуровней, а для элементов побочных подгрупп (d-элементов) — электроны внешнего s-подуровня и d-подуровня предвнешнего слоя. Значит, нужно найти в ряду именно d-элементы. Определим положение каждого элемента и запишем валентные подуровни: 1) \(Si\) — IVА группа, \(3s^{2}3p^{2}\): валентные электроны на s- и p-подуровнях; 2) \(Fe\) — VIIIВ группа, \(3d^{6}4s^{2}\): валентные электроны на s- и d-подуровнях; 3) \(Sn\) — IVА группа, \(5s^{2}5p^{2}\): валентные электроны на s- и p-подуровнях; 4) \(Pb\) — IVА группа, \(6s^{2}6p^{2}\): валентные электроны на s- и p-подуровнях; 5) \(Cr\) — VIВ группа, \(3d^{5}4s^{1}\) (проскок электрона): валентные электроны на s- и d-подуровнях. Условию задания отвечают железо и хром — единственные элементы побочных подгрупп в данном ряду. Кремний, олово и свинец находятся в главной подгруппе IV группы, и хотя у олова и свинца d-подуровни предыдущих слоёв заполнены полностью, они уже не являются валентными: в образовании связей у этих атомов участвуют только внешние s- и p-электроны. Ответ: 25.