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

Схема замыкается на последнем переходе: с аммиачным раствором оксида серебра реагирует альдегид, значит \(X_{2}\) — бензальдегид, а до него нужен бензиловый спирт, который получают из галогенопроизводного толуола. Дегидроциклизация гептана (ароматизация) при нагревании над катализатором: \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3} \overset{kat.,\,t}{\rightarrow} C_{6}H_{5}-CH_{3} + 4H_{2}\uparrow\) На свету хлор идёт не в кольцо, а в боковую цепь (радикальное замещение): \(C_{6}H_{5}-CH_{3} + Cl_{2} \overset{h\nu}{\rightarrow} C_{6}H_{5}-CH_{2}-Cl + HCl\) Водный раствор щёлочи заменяет галоген на гидроксогруппу: \(C_{6}H_{5}-CH_{2}-Cl + KOH \overset{H_{2}O,\,t}{\rightarrow} C_{6}H_{5}-CH_{2}-OH + KCl\) Первичный спирт окисляется оксидом меди(II) до альдегида: \(C_{6}H_{5}-CH_{2}-OH + CuO \overset{t}{\rightarrow} C_{6}H_{5}-CHO + Cu + H_{2}O\) Реакция «серебряного зеркала»; в аммиачной среде получается соль аммония, а не сама кислота: \(C_{6}H_{5}-CHO + 2[Ag(NH_{3})_{2}]OH \overset{t}{\rightarrow} C_{6}H_{5}-COONH_{4} + 2Ag\downarrow + 3NH_{3} + H_{2}O\) Вещества: \(X_{1}\) — хлорметилбензол (бензилхлорид) \(C_{6}H_{5}-CH_{2}-Cl\) \(X_{2}\) — бензальдегид \(C_{6}H_{5}-CHO\) Обрати внимание: коэффициент \(2\) перед \([Ag(NH_{3})_{2}]OH\) и выделение \(3NH_{3}\) — частая потеря баллов в пятом уравнении.

Органическое вещество содержит 72 % углерода, 21,33 % кислорода и 6,67 % водорода по массе. Данное вещество подвергается гидролизу под действием гидроксида калия с образованием двух солей. На основании данных условия задачи: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу органического вещества; 2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение гидролиза данного вещества в присутствии гидроксида калия (используйте структурные формулы органических веществ).

Общая формула вещества - CxHyOz Составлено выражение для определения соотношения числа атомов углерода, водорода, кислорода в составе вещества: x : y : z = (72/12) : (6,67/1) : (21,33/16) x : y : z = 6 : 6,67 : 1,33 = 4,5 : 5 : 1 = 9 : 10 : 2 Молекулярная формула вещества - C9H10O2 Структурная формула вещества: C6H5-O-C(=O)-CH2-CH3 (фениловый эфир пропановой кислоты) Уравнение гидролиза: C6H5-O-C(=O)-CH2-CH3 + 2KOH -> C6H5-OK + CH3CH2COOK + H2O Подробный разбор Возьмём для расчёта \(100\) г вещества — тогда массы элементов численно равны их массовым долям в процентах: \(m(C) = 72\) г, \(m(H) = 6{,}67\) г, \(m(O) = 21{,}33\) г. Общая формула вещества — \(C_{x}H_{y}O_{z}\). Соотношение числа атомов равно соотношению количеств вещества элементов: \(x : y : z = n(C) : n(H) : n(O) = \dfrac{72\ \text{г}}{12\ \text{г/моль}} : \dfrac{6{,}67\ \text{г}}{1\ \text{г/моль}} : \dfrac{21{,}33\ \text{г}}{16\ \text{г/моль}}\) \(x : y : z = 6\ \text{моль} : 6{,}67\ \text{моль} : 1{,}33\ \text{моль} = 4{,}5 : 5 : 1 = 9 : 10 : 2\) Здесь мы поделили все три числа на наименьшее (\(1{,}33\)), а затем умножили на \(2\), чтобы избавиться от дробного индекса. Молекулярная формула — \(C_{9}H_{10}O_{2}\), \(M = 150\) г/моль. Ключ к строению — гидролиз щёлочью с образованием двух солей. Обычный эфир дал бы одну соль и спирт; две соли получаются, если спиртовый остаток тоже способен образовать соль, то есть это остаток фенола (фенолы, в отличие от спиртов, реагируют с \(KOH\)). Значит, вещество — эфир фенола, на фенильную группу уходит \(C_{6}H_{5}\), на кислотный остаток остаётся \(C_{3}H_{5}O_{2}\) — остаток пропановой кислоты: \(C_{6}H_{5}-O-C(=O)-CH_{2}-CH_{3}\) — фениловый эфир пропановой кислоты (фенилпропаноат). При гидролизе рвётся связь между кислородом и карбонильным углеродом; \(KOH\) расходуется дважды — на нейтрализацию кислоты и на образование фенолята: \(C_{6}H_{5}-O-C(=O)-CH_{2}-CH_{3} + 2KOH \rightarrow C_{6}H_{5}-OK + CH_{3}-CH_{2}-COOK + H_{2}O\)

Смесь меди и оксида меди(I) растворили в избытке концентрированной азотной кислоты. При этом образовалось 470 г раствора, в котором массовая доля соли составила 40 %. Соль выделили из раствора, а оставшийся раствор нейтрализовали гидроксидом натрия. Известно, что соотношение масс меди, оксида меди(I) и гидроксида натрия составляет 8 : 9 : 20. Определите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Записаны уравнения реакций: [1] Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O [2] Cu2O + 6HNO3 = 2Cu(NO3)2 + 2NO2 + 3H2O [3] NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O m(Cu(NO3)2) = 470 * 0,4 = 188 г n(Cu(NO3)2) = 188 / 188 = 1 моль Пусть в смеси было x моль Cu и y моль Cu2O. x + 2y = 1 64x : 144y = 8 : 9 x = 0,5 моль y = 0,25 моль n(NO2) = 2x + 2y = 1,5 моль m(Cu) = 0,5 * 64 = 32 г m(Cu2O) = 0,25 * 144 = 36 г m(NO2) = 1,5 * 46 = 69 г n(HNO3, прореаг. в [1] и [2]) = 4*0,5 + 6*0,25 = 3,5 моль m(NaOH) = 32 : 8 * 20 = 80 г n(HNO3, прореаг. в [3]) = n(NaOH) = 80 : 40 = 2 моль n(HNO3) = 3,5 + 2 = 5,5 моль m(HNO3) = 5,5 * 63 = 346,5 г m(раств. HNO3) = 470 + 69 - 32 - 36 = 471 г ω(HNO3) = 346,5 : 471 * 100 = 73,57 % Подробный разбор Медь и оксид меди(I) с концентрированной \(HNO_{3}\) дают соль \(Cu(NO_{3})_{2}\) и газ \(NO_{2}\), избыток кислоты остаётся в растворе и потом нейтрализуется щёлочью: \(Cu + 4HNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2NO_{2}\uparrow + 2H_{2}O\) \(Cu_{2}O + 6HNO_{3} = 2Cu(NO_{3})_{2} + 2NO_{2}\uparrow + 3H_{2}O\) \(NaOH + HNO_{3} = NaNO_{3} + H_{2}O\) Вся соль в полученном растворе — это \(Cu(NO_{3})_{2}\): \(m(Cu(NO_{3})_{2}) = 470\ г \cdot 0{,}4 = 188\ г\); \(n(Cu(NO_{3})_{2}) = \dfrac{188\ г}{188\ г/моль} = 1\ моль\) Пусть \(n(Cu) = x\ моль\), \(n(Cu_{2}O) = y\ моль\). По уравнениям [1] и [2] из 1 моль \(Cu\) получается 1 моль соли, а из 1 моль \(Cu_{2}O\) — 2 моль соли, значит \(x + 2y = 1\). Из отношения масс \(m(Cu) : m(Cu_{2}O) = 8 : 9\) следует \(64x : 144y = 8 : 9\), то есть \(x = 2y\). Отсюда: \(x = 0{,}5\ моль\), \(y = 0{,}25\ моль\); \(m(Cu) = 0{,}5\ моль \cdot 64\ г/моль = 32\ г\), \(m(Cu_{2}O) = 0{,}25\ моль \cdot 144\ г/моль = 36\ г\) Газ по [1] даёт \(2x\), по [2] — \(2y\): \(n(NO_{2}) = 2 \cdot 0{,}5 + 2 \cdot 0{,}25 = 1{,}5\ моль\); \(m(NO_{2}) = 1{,}5\ моль \cdot 46\ г/моль = 69\ г\) Кислота расходуется в трёх реакциях. По [1] на 1 моль \(Cu\) идёт 4 моль \(HNO_{3}\), по [2] на 1 моль \(Cu_{2}O\) — 6 моль: \(n_{[1]+[2]}(HNO_{3}) = 4 \cdot 0{,}5 + 6 \cdot 0{,}25 = 3{,}5\ моль\) Из отношения \(m(Cu) : m(NaOH) = 8 : 20\): \(m(NaOH) = \dfrac{32\ г}{8} \cdot 20 = 80\ г\), \(n(NaOH) = \dfrac{80\ г}{40\ г/моль} = 2\ моль\). По [3] \(n_{[3]}(HNO_{3}) = n(NaOH) = 2\ моль\) — это остаток кислоты. \(n(HNO_{3}) = 3{,}5 + 2 = 5{,}5\ моль\); \(m(HNO_{3}) = 5{,}5\ моль \cdot 63\ г/моль = 346{,}5\ г\) Массу исходного раствора находим из закона сохранения массы: в раствор пришли \(Cu\) и \(Cu_{2}O\), а ушёл газ \(NO_{2}\), поэтому \(m(р\text{-}ра\ HNO_{3}) = 470\ г + 69\ г - 32\ г - 36\ г = 471\ г\) \(\omega(HNO_{3}) = \dfrac{346{,}5\ г}{471\ г} \cdot 100\% \approx 73{,}57\%\) Ответ: \(\omega(HNO_{3}) \approx 73{,}57\%\)

Определите, катионы каких из указанных в ряду элементов имеют электронную формулу, совпадающую с электронной формулой атома неона. Запишите номера выбранных элементов. 1) C 2) N 3) Mg 4) Al 5) Li

Электронная формула неона — \(1s^{2}2s^{2}2p^{6}\), то есть 10 электронов и завершённый второй энергетический уровень. Значит, нужно найти в ряду те элементы, атомы которых при отдаче электронов превращаются в катионы именно с десятью электронами. Металл отдаёт электроны внешнего слоя, поэтому заряд катиона совпадает с номером группы, а число электронов в ионе равно порядковому номеру элемента минус заряд. Магний (порядковый номер 12) отдаёт два электрона: \(Mg^{2+}\) содержит \(12 - 2 = 10\) электронов, его формула \(1s^{2}2s^{2}2p^{6}\). Алюминий (порядковый номер 13) отдаёт три электрона: \(Al^{3+}\) содержит \(13 - 3 = 10\) электронов и ту же формулу \(1s^{2}2s^{2}2p^{6}\). Оба иона повторяют строение неона, поэтому подходят элементы под номерами 3 и 4. Литий (порядковый номер 3) отдаёт единственный внешний электрон, и в \(Li^{+}\) остаётся \(3 - 1 = 2\) электрона: формула \(1s^{2}\) — это строение гелия, а не неона, поэтому вариант 5 не годится. Углерод и азот — неметаллы, для них характерно не отдавать электроны, а принимать их или образовывать общие электронные пары; устойчивых простых катионов с десятью электронами они не дают, поэтому варианты 1 и 2 тоже отпадают. Ответ: 34

Из указанных в ряду химических элементов выберите три элемента, которые в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева находятся в одном периоде. Расположите выбранные элементы в порядке уменьшения кислотных свойств образуемых ими высших гидроксидов. Запишите номера выбранных элементов в нужной последовательности. 1) C 2) N 3) Mg 4) Al 5) Li.

В указанном ряду определим номера периодов: углерод \(C\), азот \(N\) и литий \(Li\) находятся во втором периоде, а магний \(Mg\) и алюминий \(Al\) — в третьем. Значит, три элемента одного периода — это \(C\) (1), \(N\) (2) и \(Li\) (5). Высшие гидроксиды этих элементов соответствуют номеру группы: у лития — \(LiOH\), у углерода — \(H_{2}CO_{3}\), у азота — \(HNO_{3}\). В пределах одного периода слева направо заряд ядра растёт, а радиус атома уменьшается, поэтому неметаллические свойства элементов усиливаются, а кислотные свойства их высших гидроксидов возрастают. Значит, в порядке уменьшения кислотных свойств элементы нужно расположить справа налево по периоду: сначала азот, затем углерод, затем литий. Это согласуется с характером самих гидроксидов: \(HNO_{3}\) — сильная кислота, \(H_{2}CO_{3}\) — слабая кислота, \(LiOH\) — основание (щёлочь), у которого кислотные свойства отсутствуют. Получаем последовательность \(HNO_{3} > H_{2}CO_{3} > LiOH\), то есть \(N\), \(C\), \(Li\). Ответ: 215