Пример 6. Некоторое вещество было получено при окислении циклического углеводорода, не содержащего заместителей в цикле, перманганатом калия в присутствии серной кислоты. Это вещество содержит 40,68 % углерода, 54,24 % кислорода и 5,08% водорода по массе. На основании данных условия задания: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества; 2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение получения этого вещества окислением соответствующего циклического углеводорода перманганатом калия в присутствии серной кислоты, используя структурные формулы органических веществ.​

При сгорании 28 г смеси метана и этана получили 41,44 л углекислого газа (н.у.).  

Определите состав смеси углеводородов в массовых долях.

Решение.

СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О

2 С2Н6 + 7 О2 = 4 СО2 + 6 Н2О

•Пусть масса метана в исходной смеси m (CH4) = x, тогда масса этана в смеси

m (C2H6) = (28-x) г.

• По первому уравнению реакции объём образовавшегося оксида углерода (IV):

V1 (CO2) = 22,4 x / 16 = 1,4 x л

• По второму уравнению реакции объём образовавшегося оксида углерода (IV):

V2 (CO2) = 4 • 22,4 • (28-x) / (2 • 30) = 1,493 • (28 – x) л

• Общий объём оксида углерода:

V (CO2) = V1(CO2) + V2 (CO2) = 1,4 x + 1,493 • (28 - x) = 41,44 (л)

1,4 x + 41,804 – 1,493 x = 41,44; x = 4; следовательно,

m (CH4) в исходной смеси 4 г.

• ? (СН4) = 4 / 28 • 100% = 14,3 %

? (С2Н6) = 100% - 14,3 % = 85,7 %

1) CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

(2) 2C₂H₆ + 7O₂ = 4CO₂ + 6H₂O

Пусть объем метана (1) будет х л, тогда объем этана (2) будет 2х л, а их совместный объем х+2х=3,36 л

3х=3,36

х=1,12 л метана

значит 2х=2,24 л этана

По реакции (1) образуется также 1,12 л углекислого газа

По реакции (2) образуется его в 2 раза больше, т.е 2,24*2=4,48 л

Всего образовалось 4,48+1,12 = 5,6 л углекислого газа, его количество = 5,6/22,4 = 0,25 моль

Найдем кол-во вещ-ва NaOH:

n(NaOH)= \frac{152,7*1,31*0,12}{40} =0,6 моль

Масса раствора щелочи : 152,7*1,31 = 200,037 г

Масса углекислого газа: 0,25моль * 44г/моль = 11 г

Масса всего раствора: 200,037 + 11 = 211,037 г

(3) CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

Судя по реакции (3), CO₂ в недостатке, значит считаем по нему.

Он реагирует с 0,5 моль щелочи. Образуется 0,25 моль Na₂CO₃, остается NaOH: 0,6 - 0,5 = 0,1 моль

Далее находим массы:

m(Na₂CO₃) = 0,25*106 = 26,5 г

m(NaOH) = 0,1*40 = 0,4 г

Массовые доли веществ в растворе:

w(NaOH) = *100 =1,9%

w(Na₂CO₃) = *100=12,56%