Question

При сгорании органического вещества А массой 3,03 г получили 3,136 л (н.у.) углекислого газа, 448 мл (н.у.) хлороводорода, 224 мл (н.у.) азота и 3,06 г воды. Вещество А образуется при действии хлорэтана на азотсодержащее вещество Б, молекула которого содержит четвертичный атом углерода. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и хлорэтана. На основании данных условия задания: 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.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: по продуктам сгорания найти количества элементов, установить молекулярную формулу, затем на основе условия о четвертичном углероде в исходном амине определить структуру соли.

**Вычисление количеств продуктов сгорания:**

$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{3{,}136}{22{,}4} = 0{,}14 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{H2O}) = \frac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} = \frac{3{,}06}{18} = 0{,}17 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{HCl}) = \frac{V(\ce{HCl})}{V_m} = \frac{0{,}448}{22{,}4} = 0{,}02 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{N2}) = \frac{V(\ce{N2})}{V_m} = \frac{0{,}224}{22{,}4} = 0{,}01 	ext{ моль}$$

**Определение количеств элементов в веществе А:**

$$n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}14 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{H}) = 2n(\ce{H2O}) + n(\ce{HCl}) = 2 \cdot 0{,}17 + 0{,}02 = 0{,}36 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{Cl}) = n(\ce{HCl}) = 0{,}02 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{N}) = 2n(\ce{N2}) = 2 \cdot 0{,}01 = 0{,}02 	ext{ моль}$$

**Расчёт масс элементов:**

$$m(\ce{C}) = 0{,}14 \cdot 12 = 1{,}68 	ext{ г}$$

$$m(\ce{H}) = 0{,}36 \cdot 1 = 0{,}36 	ext{ г}$$

$$m(\ce{Cl}) = 0{,}02 \cdot 35{,}5 = 0{,}71 	ext{ г}$$

$$m(\ce{N}) = 0{,}02 \cdot 14 = 0{,}28 	ext{ г}$$

$$m(\ce{O}) = 3{,}03 - 1{,}68 - 0{,}36 - 0{,}71 - 0{,}28 = 0 	ext{ г}$$

Вещество А не содержит кислород.

**Нахождение молярного соотношения элементов:**

$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{Cl}) : n(\ce{N}) = 0{,}14 : 0{,}36 : 0{,}02 : 0{,}02$$

Разделив на наименьшее (0,02):

$$7 : 18 : 1 : 1$$

Простейшая формула: $\ce{C7H18NCl}$

**Определение молекулярной формулы:**

По условию вещество А — соль амина, образованная из амина Б (содержащего четвертичный углерод) и хлорэтана. Амин Б содержит 5 атомов углерода, хлорэтан добавляет 2 углерода, итого 7 углеродов в соли. Молекулярная формула совпадает с простейшей:

$$\ce{C7H18NCl}$$

**Структурная формула вещества А:**

Вещество Б — амин с четвертичным углеродом: $\ce{(CH3)3C-CH2-NH2}$ (3,3-диметилпропан-1-амин).

При взаимодействии с хлорэтаном образуется соль:

$$\ce{(CH3)3C-CH2-NH2^+ -CH2-CH3 Cl^-}$$

или в развёрнутом виде:

$$\ce{CH3-C(-CH3)(-CH3)-CH2-NH2^+ -CH2-CH3 Cl^-}$$

**Уравнение реакции:**

$$\ce{(CH3)3C-CH2-NH2 + CH3CH2Cl -> (CH3)3C-CH2-NH2^+ -CH2-CH3 Cl^-}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/4NCKGNaVdudI8jTcbTeZj9W5vcxIkcT3rzUuIpFo.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/nsMJLg4tpaBi16TFZEInpr7VzfCMXS7lSkTiJ1CO.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии