Некоторое органическое вещество, содержащее по массе 60% углерода, 26,7% кислорода, остальное-водород, реагирует с этаналем и окисляется оксидом меди(II) с образованием кетона.
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.
3) Напишите уравнение взаимодействия данного вещества с этаналем.
Скорость реакции равна изменению концентрации веществ в единицу времени: v = (c2-c1)/t. Если скорость рассчитывается по исходным веществам, то перед формулой - знак "-" (т. к. концентрация исходных веществ в результате реакции уменьшается) , если по продуктам реакции, концентрация которых в ходе реакции возрастает, то без знака "-". (т. е. скорость не может быть отрицательной) По этой формуле решаем первые 2 задачи:
1) v = - (0,004 моль - 0,6 моль) : 20 с = 0,03 моль/л*с
2) v = - (0,2 моль - 1,2 моль) : 10 с = 0,1 моль/л*с
Для следующих 2 реакций понадобится уравнение Вант-Гоффа. По закону Вант-Гоффа, при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
v2/v1 = гамма^(t2-t1)/10 (на клавиатуре нет клавиш с греческой буквой "гамма", напишете ее сами)
3)v2/v1 = 2^(50-20)/10 = 2^3 = 8 (скорость увеличится в 8 раз)
4) v2/v1 = 3^(40-0)/10 = 3^4 = 81 (скорость реакции увеличится в 81 раз)
5) кинетическое уравнение для реакции типа aA + bB = cC + dD (маленькими буквами обозначены коэффициенты) имеет вид: υ = k*c^a(A)*c^b(B)
Для реакции СаО + СО2 = СаСО3 кинетическое уравнение имело бы вид: v = k*c(CaO)*c(CO2), где k - коэффициент скорости реакции
Но данная реакция - гетерогенная: СаО - твердое вещество, а СО2 - газ. Для твердых веществ имеет значение площадь поверхности, поэтому кинетическое уравнение будет записываться так:
υ = k*c(Cа) *Sпов (Са) *с (СО2)
k*c(Cа) *Sпов (Са) = const = K (концентрация и площадь поверхности твердого вещества практически не изменяются, поэтому они являются составными частями нового коэффициента скорости К)
υ = K*c(СO2), где К - коэффициет скорости гетерогенной реакции
Fe молекулярная масса 55,8
У нас 40 граммов CuSO4. Процентное содержание меди равно отношению молекулярной массы меди к мол. массе сульфата меди =63,5/162,5 = 0.39 или 39%. В граммах у нас меди 0.39х40=15,6 грамма. Это вся медь.
В продуктах реакции FeSO4 и Сu
мол. масса FeSO4 = 55,8+32+4х16=151,8 мол масса Cu = 63,5
процентное содержание железа в сульфате железа равно отношению мол массы железа к мол массе сульфата железа = 55,8/151,8=0,368 или 36,8%
железа у нас всего 12 грамм по условию, значит сульфата может быть не более чем 12/0,368=32,6 грамма.
Если вес железа 12 грамм, а вес сульфата железа 32,6 грамм, значит вес SO4 в продуктах реакции 32,6-12=20,6 грамм.
Ровно столько SO4 отнимется от исходного сульфата меди и прибавится к железу.
Зная, что масса СuSO4 = 40 грамм, а масса всей меди 15,6 грамма, определим вес всего SO4, который есть в сульфате меди. 40-15,6=24,4 грамма.
Из этих 24,4 грамма на реакцию с железом израсходовалось 20,6 грамм (это мы вычислили ранее) , значит неизрасходованного кислотного остатка осталось 24,4-20,6=3,8 грамма. Число положительное означает, что железо на реакцию израсходуется всё, а вот часть сульфата меди останется в растворе (ответ на первый вопрос задачи) .
зная, что процент меди в сульфате меди = 39% определим какой процент SO4 в сульфате меди. 100%-39%=61% или 0,61.
Значит 3,8 грамма кислотного остатка это 61% всего сульфата меди, а масса всего сульфата меди, который остался 3,8/0,61=6,23 грамма.
Таким образом, зная массу оставшегося сульфата меди вычтем из неё массу кислотного остатка (непрореагировавшего) и получим массу непрореагировавшей меди 6,23-3,8 = 2,43 грамма.
Зная массу всей меди которая у нас в наличии (см. ранее) 15,6 грамма, вычтем из неё массу меди невыделившейся из сульфата меди 2,43 грамма 15,6-2,43=13,17 и получим значение массы меди которая выделилась: )
13,7 грамм.