12) При монохлорировании 8,25 г углеводорода
было получено только одно хлорпроизводное,
а полученный при реакции галогеноводород выделить из избытка водного
раствора KHCO3 1,313 л газа (н.у).
определите строение углеводорода, если
реакция хлорироания протекает с выходом
81%.
A) 2,2,3,3 тетраметилпентан
B) 2,2,3,3-тетраметилбутан
C) 2,2,3,4 тетраметилгексан
D) 2,2,3,4-тетраметилгептан
Для начала, нам дано, что при монохлорировании 8,25 г углеводорода было получено только одно хлорпроизводное. Значит, только один атом водорода в углеводороде был замещен хлором.
Также нам указано, что при реакции галогеноводорода выделился газ объемом 1,313 л при нормальных условиях (н.у.), используя избыток водного раствора KHCO3.
Нам также известно, что реакция хлорирования протекает с выходом в 81%. Это означает, что из 100% использованного углеводорода, только 81% превратилось в хлорпроизводное, а остальные 19% сохранились в исходной форме.
Теперь давайте решим эту задачу. Для начала, найдем количество использованного углеводорода. Мы знаем массу углеводорода, из которого получили хлорпроизводное, и процентный выход хлорпроизводного:
Масса углеводорода = 8,25 г
Выход хлорпроизводного = 81%
Количество использованного углеводорода = масса углеводорода / (выход хлорпроизводного / 100)
Количество использованного углеводорода = 8,25 г / (81 / 100) = 10,19 г
Теперь давайте найдем количество хлорпроизводного, которое получилось:
Количество хлорпроизводного = количество использованного углеводорода * (выход хлорпроизводного / 100)
Количество хлорпроизводного = 10,19 г * (81 / 100) = 8,27 г
Таким образом, мы получили 8,27 г хлорпроизводного из 10,19 г использованного углеводорода.
Теперь давайте перейдем к поиску строения углеводорода. А нас интересуют возможные варианты ответов:
A) 2,2,3,3-тетраметилпентан
B) 2,2,3,3-тетраметилбутан
C) 2,2,3,4-тетраметилгексан
D) 2,2,3,4-тетраметилгептан
Для этого нам нужно найти молекулярную массу каждого варианта и сравнить с полученным нами количеством хлорпроизводного.
M(A) = 4 * 2 + 1 * 9 = 17 г/моль
M(B) = 4 * 2 + 1 * 7 = 15 г/моль
M(C) = 4 * 2 + 1 * 11 = 19 г/моль
M(D) = 4 * 2 + 1 * 13 = 21 г/моль
Теперь найдем количество моль хлорпроизводного для каждого варианта ответа:
Количество моль хлорпроизводного = масса хлорпроизводного / молекулярная масса хлорпроизводного
A) Количество моль хлорпроизводного A = 8,27 г / 17 г/моль = 0,49 моль
B) Количество моль хлорпроизводного B = 8,27 г / 15 г/моль = 0,55 моль
C) Количество моль хлорпроизводного C = 8,27 г / 19 г/моль = 0,43 моль
D) Количество моль хлорпроизводного D = 8,27 г / 21 г/моль = 0,39 моль
Теперь сравним количество моль хлорпроизводного с количеством использованного углеводорода. Заметим, что количество моль хлорпроизводного A и B больше количества использованного углеводорода, что невозможно, так как у нас должен быть лишь один моногалогенированный углеводород. Также, количество моль хлорпроизводного D меньше количества использованного углеводорода, что также невозможно.
Остается только вариант C) 2,2,3,4-тетраметилгексан. Давайте проверим его.
Структура углеводорода C) 2,2,3,4-тетраметилгексан имеет следующую формулу: CH3-C(CH3)2-CH(CH3)-CH2-CH3
Теперь посмотрим, как замещается один атом водорода в этой молекуле. При монохлорировании, хлор замещает один атом водорода. Посмотрим, как это проходит в нашем варианте:
Замещенный водород: CH3-C(CH3)2-CH(CH3)-CH2-CH3
Замещенный хлор: CH3-C(CH3)2-CH(CH3)-CH2-CH2-Cl
Как мы видим, в данном случае хлор замещает один атом водорода в углеводороде C) 2,2,3,4-тетраметилгексан, что соответствует условию задачи.
Таким образом, правильный ответ на задачу - C) 2,2,3,4-тетраметилгексан.