23 0 815KB
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.3.ALCHINE Exerciţii şi probleme E.P.2.3. 1. Denumeşte conform IUPAC următoarele alchine:
Se numerotează catena cea mai lungă ce conţine şi legătura triplă începând de la capătul cel mai apropiat de legătura triplă. Se identifică natura, numărul şi poziţia radicalilor. Se menţionează numele alchinei corespunzătoare catenei numerotate şi se indică poziţia triplei legături.
1 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
HC1 ≡
A
C2 − C3H2 −
HC4 − CH3 │ C5H2 │ C6H3 4-metil-1-hexină
H3C7 − C6H2 − C5H − C4H2 − │ CH3 B
C3
≡
C2 │ C1H3
5-metil-2-heptină
C4H2 │ C5H2 │ C6H3
−
C
C3 ≡ C2
− C1H3
2-hexină
2 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
CH3
− CH2 − C3H − │ C4H − │ C5H3
D
C2
≡ C1H
CH3
3-etil-4-metil-1-pentină
E.P.2.3. 2. Scrie formulele de structură pentru următoarele alchine şi stabileşte care dintre ele formează acetiluri. a) 2-butină; b) 3-metil-1-butină; formează acetiluri c) 2-metil-3-hexină; d) 4-metil-2-pentină; e) 3,4-dimetil-1-hexină. –formează acetiluri Alchinele care au o legătură triplă marginală formează acetiluri. Atomul de hidrogen care se leagă de un atom de carbon ce participă la o legătură triplă poate fi substitut cu un metal : Na, K, Cu (I), Ag etc. (Caracterul slab acid al acetilenei HC ≡ CH şi al alchinelor cu legătură triplă marginală
HC ≡ C -R )
CH3 −
C
≡
C
− CH3
2-butină a
nu formează acetiluri 3
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
HC ≡
C
− CH − CH3 │ CH3
3-metil-1-butină b
formează acetiluri
CH3 − CH − │ CH3
C
≡
C
− CH2 − CH3
2-metil-3-hexină c
nu formează acetiluri
CH3 −
C
≡
C
−
CH − CH3 │ CH3
4-metil-2-pentină d
nu formează acetiluri
4 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
HC ≡
C
− CH − CH − CH2 − CH3 │ │ CH3 CH3 3,4-dimetil-1-hexină
e
formează acetiluri
E.P.2.3. 3. O alchină are în stare de vapori densitatea în raport cu aerul 2,83. Determină formulele moleculara a alchinei şi scrie formulele de structură ale alchinelor izomere cu alchina determinată. Rezolvare: Formula moleculară a alchinei este CnH2n-2
M CnH2n-2 = 12n + 2n = (14n -2) g/ mol M aer = 28,9 g/ mol daer = Malchină/ Maer daer = (14n-2)/ 28,9
= 2,83
(14n – 2) = 28,9*2,83 14n – 2 = 82 14n = 84 n=6 5 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Formula moleculară a alchinei este C6H10 7 alchine izomere pentru
C6H10 sunt :
E.P.2.3. 4. Se ard 4 g alchină necunoscută. Ştiind că, prin adiţia unui mol de acid clorhidric la alchina necunoscută, masa acesteia creşte cu 91,25 %, se cere: a) determină formula moleculară a alchinei; 6 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
b) calculează volumul de aer (măsurat în condiţii normale) cu 20 % O2 necesar arderii celor 4 g de alchină. Rezolvare:
M CnH2n-2 = 12n + 2n = (14n -2) g/ mol M CnH2n-1 Cl = 12n + 2n-1 + 35,5 = (14n + 34,5) g/ mol 100 g
191,25 g
CnH2n-2
+
HCl
alchină (14n -2) g
→
acid clorhidric
CnH2n-1 Cl produs de adiţie (14n + 34,5) g
100*(14n + 34,5) = (14n – 2)*191,25 1400n + 3450 = 14n*191,25 – 2*191,25 3450 + 2*191,25 = 14n*191,25 – 1400n 3832,5 = 2677,5n – 1400n 3832,5 = 1277,5n n=3 Alchina este propina 4g
C3H4
HC ≡ C – CH3
sau
C3H4
X litri
+
propină 40 g
4O2 oxigen 4*22,4 litri
→
3CO2
+
dioxid de carbon
2H2O apă
M C3H4 = 12*3 + 4*1 = 40 g/ mol 7 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
V molar = 22,4 litri/ mol x = 4*4*22,4 / 40 = 8,96 litri de O2 100 litri aer……………………..20 litri O2……………………………80 litri N2
Vaer …..………………………….8,96 litri O2…………………..(Vaer Vaer =
- 8,96) litri N2
100*8,96/ 20 = 44,8 litri aer cu 20 % O2
E.P.2.3. 5. Se obţine acetilenă prin procedeul arcului electric. Ştiind că în reacţie s-au introdus, în condiţii normale, 2000 m3 de metan, iar amestecul gazos obţinut conţine, 15% acetilenă, 60 % hidrogen şi restul metan nereacţionat, se cere: a) scrie ecuaţiile reacţiile chimice care au loc; b) calculează volumul de acetilenă obţinut, măsurat în condiţii normale; c) calculează procentul de metan transformat în acetilenă şi procentul de metan rămas netransformat. Rezolvare : 3
Considerăm 100 m amestec de gaze rezultat ce conţine 15 25
m3 acetilenă, 60 m3 hidrogen şi
m3 metan netransformat.
100 amestec de gaze = 15
m3 acetilenă + 60 m3 hidrogen + 25 m3 metan netransformat
3
60 m hidrogen total = 45 m
3
+
15 m
3
V molar = 22,4 m3/ kmol În reacţia (1) se obţin 45 m
3
H2, iar în reacţia (2) se obţin 15 m3 H2 .
8 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
3
(1)
15 m
2CH4
→
HC ≡ CH
30 m
metan 2*22,4 m
3
m3 CH4
→
3
3H2 hidrogen
3
3*22,4 m 15 m
C
+
3
hidrogen
3
2*22,4 m
CH4
3
3
(3)
25 m
→
CH4
metan
3
2H2
negru de fum
3
22,4 m
+
(2)
metan
25 m
45 m
acetilenă 22,4 m
15/2
22,4 m
3
metan netransformat
3
22,4 m
3
3
Volumul total de metan introdus = 30 + 7,5 + 25 = 62,5 m pentru obţinerea a 100 m
3
amestec de gaze (15% C2H2, 60% H2 şi 25% CH4 netransformat) 3
3
3
3
62,5 m CH4 introdus ………30 m CH4 (1)………7,5 m CH4 (2)……25 m CH4 (3) 2000 m
3
CH4 introdus……….a m3 CH4 (1)…………b m3 CH4 (2)………c m3 CH4 (3) 3
a = 2000*30/ 62,5 = 960 m CH4 (1) b = 2000*7,5 / 62,5 = 240 m c = 2000*25/ 62,5 = 800
3
CH4 (2)
m3 CH4 (3)
a + b + c = 2000 9 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
x = a*22,4/ 2*22,4 = 480
m3 acetilenă C2H2
3
(1)
2CH4
→
am
metan 2*22,4 m
22,4 m
m3 CH4
→
3H2 hidrogen
3
C
+
2H2
negru de fum
hidrogen
3
3
(3)
CH4
→
metan 22,4 m
+
(2)
metan
cm
x m3 HC ≡ CH acetilenă
3
b
22,4 m
(conform reacţiei (1) de mai jos)
CH4 metan netransformat
3
3
3
3
3
62,5 m CH4 introdus ………30 m CH4 (1)………7,5 m CH4 (2)……..25 m CH4 (3) 100 m
3
CH4 introdus………..….% CH4 (1)…….………% CH4 (2)…………….…% CH4 (3)
%
CH4 (1) = 100*30/ 62,5 = 48 % CH4 → acetilenă
%
CH4 (3) = 100*25/ 62,5 = 40 % CH4 netransformat
E.P.2.3. 6. Se dă schema de reacţii:
CaC2 + H2O → A + Ca(OH)2 A + HCl → B 10 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
nB → C a) Determină şi denumeşte substanţele necunoscute A, B şi C din schemă; b) Scrie ecuaţiile reacţiilor chimice corespunzătoare schemei; c) Calculează masa obţinută de compus C, dacă s-a plecat de la 200 kg carbid de puritate 64 % , iar randamentul global a fost de 72 %. Rezolvare :
CaC2 + 2H2O → HC ≡ CH + Ca(OH)2 HC ≡ CH + HCl → H2C = CH-Cl nH2C = CH-Cl → - [H2C - CH(Cl)]n A : HC ≡ CH acetilena
H2C1 =
C2H │ Cl
B. Clorură de vinil n H2C1 =
C2H │ Cl
B. clorură de vinil
→ − ( H2C1 −
C2 H)n − │ Cl
C. Policlorură de vinil 11
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
100 kg carbid impur…………………64 kg carbid pur…………………………36 kg impurităţi 200 kg carbid impur………………(a + b) kg carbid pur……… [200 – (a + b)] kg impurităţi (a + b) = 200*64/ 100 = 128 kg carbid pur η = a*100/ (a +b) = 72 % a = (a + b)*72/ 100 = 128*0,72 kg carbid pur → policlorură de vinil (C)
M CaC2 = 40 + 2*12 = 64 kg/ kmol M C2H3Cl
= 2*12 +3*1 + 35,5 = 62,5 kg/ kmol
x = a*62,5/ 64 = 128*0,72*62,5/ 64 = 1,44*62,5 = 90 kg policlorură de vinil (C) x = a*62,5/ 64 = 128*0,72*62,5/ 64 = 1,44*62,5 = 90 kg policlorură de vinil
a kg
CaC2
compus C
x kg
→
- [H2C - CH(Cl)]n -
carbid 64 kg
policlorură de vinil
b kg
b kg
CaC2
62,5 kg
→
CaC2
carbid 64 kg
carbid 64 kg
E.P.2.3. 7. Se supune pirolizei metanul. Considerând că reacţia de piroliză este singura reacţie chimică şi că amestecul gazos final conţine 20 % acetilenă, în procente volumetrice, se cere: a) calculează compoziţia în procente masice a amestecului gazos final; b) calculează densitatea în raport cu aerul a amestecului gazos final. 12 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Rezolvare:
V molar = 22,4 litri/ mol
M1 = M C2H2 = 12*2 + 2*1 = 26 g/ mol M2 = M H2 = 2*1 = 2 g/ mol M3 = M CH4 = 12*1 + 4*1 = 16 g/ mol Considerăm 100 litri amextec gazos final ce va conţine 20 litri acetilenă, 60 litri H2 şi restul metan nereacţionat. 40 litri
(1)
20 litri
2CH4
→
HC ≡ CH
metan 2*22,4 litri
60 litri
+
acetilenă 22,4 litri
hidrogen 3*22,4 litri
20 litri
(2)
20 litri
CH4
→
CH4
metan 22,4 litri
metan netransformat 22,4 litri
40 litri
(1)
ag
2CH4
→
HC ≡ CH
metan 2*22,4 litri
bg
+
acetilenă 26 g
3H2 hidrogen 3*2 g
20 litri
(2)
cg
CH4
→
CH4
metan 22,4 litri
3H2
metan netransformat 16 g 13
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Masa amestecului gazos final = a + b + c a = 40*26/2*22,4 = 23,214286 g acetilenă
→ n1 = 23,214286/ 26 = 0,89286 moli acetilenă
b = 40*3*2/2*22,4 = 5,3571429 g H2 hidrogen
→ n2 = 5,3571429/ 2 = 2,67857 moli H2
hidrogen c = 16*20/22,4 =14,285714 g metan nereacţionat → n3 = 14,285714/ 16 =0,89286 moli CH4 a + b + c = 42,85714 g amestec gazos final n1 + n2 + n3 = 4,46429 moli amestec gazos final (a +b +c) g amestec…………..…..a……………………………..b………………………..…………c 100 g amestec…………………..% C2H2……………………..%
H2.............................% CH4
% C2H2 = 54,16 % acetilenă % H2 = 12,5 % hidrogen % CH4 = 33,33 % metan nereacţionat Calculăm masa moleculară medie a amestecului de gaz final (2 metode) Metoda 1:
M1 = M C2H2 = 12*2 + 2*1 = 26 g/ mol M2 = M H2 = 2*1 = 2 g/ mol M3 = M CH4 = 12*1 + 4*1 = 16 g/ mol M medie = (n1*M1 + n2*M2 + n3-M3)/(n1 +n2+n3)
(formula de calcul)
n1 + n2 + n3 = 4,46429 moli amestec gazos final 14 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
M medie = 42,857143/ (n1 + n2 +n3) = 42,857143/ 4,46429
= 9,6 g/ mol
Metoda 2: ( n1 + n2 + n3) moli amestec gazos final…………………………cântăresc (a + b + c) g 1 mol amestec gazos final………………………………………………..M medie
M medie = (a +b +c)*1/ (n1 +n2 + n3) = 42,85 / 4,46 = 9,6 g/ mol M aer = 28,9 g /mol d aer = M medie/ M aer = 9,6/ 28,9 = 0,3321 E.P.2.3. 8. 5,6 g amestec de acetilenă şi etan se hidrogenează complet. Ştiind că în urma hidrogenării masa amestecului creşte cu 0,4 g, calculează compoziţia în procente molare a amestecului iniţial de hidrocarburi. ag
0,4 g +
HC ≡CH acetilenă 26 g
M C2H2 = 2* 12 + 2*1 M H2 =
2H2
→
H3C –CH3
hidrogen 2*2 g
Ni
etan
= 26 g /mol
2*1 = 2 g /mol
a = 26*0,4/ 2*2 = 2,6 g acetilenă a + b = 5,6 g b = 5,6 – 2,6 = 3 g etan H3C –CH3 Calculăm numărul de moli de acetilenă n1 şi cel de etan n2 din amestecul iniţial de hidrocarburi. 15 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
a = 2,6 g acetilenă b = 3 g etan H3C –CH3
M C2H6 = 2* 12 + 6*1
= 30 g /mol
M C2H2 = 2* 12 + 2*1
= 26 g /mol
n1 = a/ 26 = 2,6/ 26 = 0,1 moli acetilenă n2 = b/ 30= 3/ 30 = 0,1 moli etan (n1 + n2) = 0,1 + 0,1 = 0,2 moli amestec (n1 + n2) moli amestec iniţial………………n1 …………………………n2 100 moli amestec iniţial…………………% acetilenă……………..% etan % acetilenă = 100*0,1/ 0,2 = 50 % acetilenă % etan = 100*0,1/ 0,2 = 50 % etan E.P.2.3. 9. Din 400 kg carbid s-au obţinut 4 kmoli acetilenă cu un randament de 90 %. Calculează puritatea carbidului.
M CaC2 = 40 + 2* 12
= 64 kg / kmol
a kg
4 kmoli
CaC2
+
carbid 64 kg
2H2O
→
apă
HC ≡ CH
+
3H2
acetilenă 1 kmol
hidrogen
b kg
CaC2 carbid 64 kg
b kg
→
CaC2 carbid netransformat 64 kg 16
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
a = 64*4/ 1 = 256 kg carbid → acetilenă η = a*100/ (a + b) = 90 % (a + b) = a*100/ 90 = 256*100/ 90 = 284,44 kg carbid pur 400 kg carbid impur…………………….(a + b) kg carbid pur……………..[400 – (a + b)] kg impurităţi 100 kg carbid impur……………………….% carbid pur………………………..% impurităţi % carbid pur = 100*(a + b)/ 400 = 100*284,44/400 = 71,11 % puritate E.P.2.3. 10. În urma adiţiei acidului clorhidric se obţine un compus A, care conţine 71,71 % Cl. a) Determină formula moleculară a substanţei A. b) Scrie ecuaţia reacţiei chimice care a avut loc. c) Calculează volumul soluţiei de acid clorhidric de concentraţie 0,1 M care s-a adiţionat la 448
cm3 (c.n.) acetilenă.
CxHy
+
nHCl
→
CxHy+nCln A
M CxHy+nCln = 12x +y +n + 35,5n = (12x + y +36,5n) g/mol (12x + y +36,5n) g A……………………35,5n g Cl 100 g A…………………………………… 71,71 g Cl (12x + y +36,5n) = 100*35,5n/ 71,71 = 49,5n 12x + y = 49,5n -36,5n 12x + y = 13n
17 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Interpretări:
compusul A :
CxHy+nCln
12x + y = 13n Dacă n = 1
→ x = 1 şi y = 1 Formula A : CH2Cl
compusul nu există
12x + y = 13 sau Interpretări:
compusul A :
CxHy+nCln
12x + y = 13n Dacă n = 2
→ x = 2 şi y =2 Formula A : C2H4Cl2
soluţie acceptată
12x + y = 26
C2H2
+
2HCl
→
acetilenă
C2H4Cl2 compusul A
3
448 cm acetilenă = 0,448 litri acetilenă 0,448 litri
HC ≡ CH
x moli
+
acetilenă 22,4 litri
2HCl
→
acid clorhidric 2 moli
H3C –CHCl2 1,1-dicloretan
V molar = 22,4 litri/ mol x = 2*0,448/ 22,4 = 0,04 moli HCl 18 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
1000 ml soluţie……………………………………………01, moli HCl V ml soluţie……………………………………………….0,04 moli HCl V = 0,02*1000/ 0,1 = 400 ml soluţie de HCl 0,1 M. E.P.2.3. 11. Două alchine se găsesc într-un amestec în raport molar de 1 : 3. Prin arderea amestecului de alchine se obţin 149,6 g CO2 şi 46,8 g H2O. Ştiind că molecula alchinei superioare conţine 6 atomi de hidrogen mai mult decât molecula alchinei inferioare, se cere : a) stabileşte formulele moleculare ale celor două alchine; b) calculează masa iniţială a amestecului de alchine; c) calculează volumul de aer cu 20% O2, măsurat în condiţii normale, necesar arderii amestecului de alchine. d) scrie formulele de structură şi denumeşte izomerii aciclici ai alchinei superioare. Rezolvare a:
a moli de alchina inferioară CnH2n-2 3a moli de alchina superioară CmH2m-2 a : 3a = 1 : 3 (2n – 2) + 6 = 2m – 2 2n – 2 + 6 + 2 = 2m 2n + 6 = 2m n+3=m alchina superioară va avea formula
Cn+3H2(n+3)-2
sau
Cn+3H2n+4 19
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
a moli
X1 g
+
CnH2n-2
(3n-1)/2 O2
alchina inferioară 1 mol
→
oxigen
3a moli
+
Cn+3H2n+4
(3n+8)/2 O2
alchina superioară 1 mol
→
oxigen
nCO2
Y1 g
+
(n-1)H2O
dioxid de carbon n*44 g
apă (n-1)*18 g
X2 g
Y2 g
(n+3)CO2
+
dioxid de carbon (n+3)*44 g
(n+2)H2O apă (n+2)*18 g
M CO2 = 12 + 2*16 = 44 g/ mol M H2O
=2*1 + 16 = 18 g/ mol
X1 + X2 = 149,6 g CO2 Y1 + Y2 = 46,8 g H2O
X1 = n*44*a/ 1 = 44an X2 = (n+3)*44*3a = 44an*3 + 44*9a 44an +44an*3 +44*9a = 149,6 │:44 an +3an + 9a = 3,4 4an +9a = 3,4
(1) rezultat din bilanţul CO2
Y1 = (n-1)*18*a = 18an - 18 Y2 = (n+2)*18*3a = 18an*3 + 104a 18an -18a + 18an*3 +18*6a = 46,8 │:18 an –a + 3an + 6a = 2,6 20 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
4an + 5a = 2,6
(2) rezultat din bilanţul H2O
Scădem din ecuaţia (1) ecuaţia (2) : (4an + 9a) - (4an + 5a) = 3,4 – 2,6 4a = 0,8 a = 0,2 moli alchină inferioară 3a = 0,6 moli alchină superioară Îl calculăm pe n din ecuaţia (1) sau (2): 4an + 5a = 2,6 (2) 4*0,2*n + 5*0,2 = 2,6 0,8 n = 1,6 n=2 m=n+3 m=5
avem 0,2 moli de alchină inferioară cu 2 atomi de carbon C2H2
avem 0,6 moli de alchină superioară cu 5 atomi de carbon
C5H8
Rezolvare b: Masa amestecului de alchine:
M C2H2 = 2*12+2 = 26 g/mol M C5H8 = 5*12 +8 = 68 g/mol 0,2*26 + 0,6*68 = 5,2 + 40,8 = 46 g Masa amestecului de alchine: 46 g
21 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Rezolvare c: 0,2 moli
C2H2
V1 litri
+
5/2 O2
alchina inferioară 1 mol
oxigen 2,5*22,4 litri
0,6 moli
V2 litri
C5H8
+
7O2
alchina superioară 1 mol
→
2CO2
+
dioxid de carbon
→
oxigen 7*22,4 litri
5CO2
H2O apă
+
dioxid de carbon
4H2O apă
V1 = 2,5*22,4*0,2 / 1 = 11,2 litri O2 V2 = 0,6*7*22,4 / 1 = 94,08 litri O2 V O2 total = V1 + V2 V O2 total =105,28 litri O2 100 litri aer …………………………20 litri O2…………………………..80 litri N2
V aer……………………………
105,28 litri O2………………(V aer – 105,28) litri N2
V aer = 105,28*100/ 20 = 526,4 litri aer cu 20 % O2. Masa amestecului de alchine: Rezolvare d: Izomerii pentru alchinele cu formula moleculară
C5H8
HC ≡ C – CH2 – CH2 – CH3
1-pentină
H3C – C ≡ C – CH2 – CH3
2- pentină 22
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
HC ≡
C
− CH − CH3 │ CH3
3-metil-1-butină
E.P.2.3. 12. Acetilena se poate obţine folosind ca materie primă piatra de var şi cărbunele. a) Scrie ecuaţiile reacţiilor chimice prin care se obţine acetilenă folosind acest procedeu. b) Calculează volumul de acetilenă, măsurat în condiţii normale, care se obţine dacă se folosesc 10 kg piatră de var de puritate 80 %, iar randamentul fiecărei reacţii este de 70 %. c) Calculează randamentul global al acestui proces tehnologic. Rezolvare: Piatra de var, CaCO3 se descompune termic la CaO oxid de calciu (var nestins) şi dioxid de carbon CO2. 23 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Varul, CaO se introduce în furnal cu cocs (cărbune îmbogaţit în C) şi în absenţa O2 se obţine
CaC2 , carbid sau acetilură de calciu şi CO, monoxid de carbon. Prin hidroliza carbidului se obţine acetilenă C2H2 şi hidroxid de calciu Ca(OH)2 sau var stins. CaCO3 → CaO + CO2
(1)
CaO +3C → CaC2 + CO
(2)
CaC2 + 2H2O →HC ≡ CH + Ca(OH)2 (3) sau
Ca2+ - :C ≡ C: - + 2H-OH → HC ≡ CH + Ca2+ + 2HO(hidroliza acetilurii de calciu) Calculăm carbonatul de calciu pur ce se găseşte în 10 kg de piatră de var de puritate 80 %. 100 kg piatră de var……………………80 kg CaCO3…………………20 kg impurităţi 10 kg piatră de var……………………..(a + b) kg CaCO3………..[10 – (a +b)] kg impurităţi (a + b) = 10*80/100 = 8 kg CaCO3
CaCO3
→
CaO
→
CaC2
→
C2H2
1 mol
(1)
1 mol
(2)
1 mol
(3)
1 mol
η1 = 70 % η2 = 70 % η3 = 70 % sau η1 = 0,7 ; η2 = 0,7 şi η3 = 0,7. 24 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
8 kg CaCO3 = 8000 g CaCO3 1 mol CaCO3………………………….100 g CaCO3 n moli CaCO3………………………..8000 g CaCO3 n = 8000*1/100 = 80 moli CaCO3 80*0,7*0,7*0,7 = 27,44 moli CaCO3 → 27,44 moli HC ≡ CH
V C2H2
= 27,44*22,4 = 614,656 litri acetilenă
η gl = 27,44*100/80 = 34,3 % η gl = η1*η2*η3*100= 0,7*0,7*0,7*100 = 34,3 % η1 = 0,7 ; η2 = 0,7 şi η3 = 0,7. E.P.2.3. 13. O cantitate necunoscută de metan se transformă în acetilenă cu un randament de 18 %. 30 % din acetilena obţinută este barbotată în 400 g soluţie de apă de brom de concentraţie 5%. Jumătate din restul de acetilenă reacţionează cu HCl şi formează 4.375 g clorură de vinil. a) Determină masa necunoscută de metan necesară procesului. b) calculează masa de compus obţinută în urma barbotării acetilenei în apa de brom. Rezolvare: (a +b) g metan - (cantitatea necunoscută de metan) Din care: a g metan → acetilenă b g metan netransformat η = a*100/(a +b) = 18 % 25 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
M CH4 = 12*1 + 4*1 = 16 g/mol M C2H2 = 2*12 + 2*1 = 26 g/mol M C2H3Cl = 2*12 + 3*1 + 35,5
= 62,5 g/mol
ag
mg
2CH4
→
metan 2*16 g
HC ≡ CH
+
3H2
acetilenă 26 g
bg
hidrogen
bg
CH4
→
CH4
metan 16 g
metan nereacţionat 16 g
m = 26a/2*16 g acetilenă 30m/100 = 0,3m g acetilenă + 400 g soluţie apă de brom 5 % Restul = (m – 0,3m) = 0,7m 0,7m/ 2 = 0,35m g acetilenă + acid clorhidric HCl → 4,375 g clorură de vinil 0,35m
HC ≡ CH
4,375 g +
acetilenă 26 g
HCl acid clorhidric
→
H2C = CH-Cl clorură de vinil 62,5 g
0,35m = 26*4,375/ 62,5 0,35m = 1,82 26 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
m = 5,2 g acetilenă m = 26a/2*16 g acetilenă deci 5,2 = 26a/2*16 5,2 = 2,6*10a/2*16 2 = 10a/2*16 1 =5a/2*16 5a = 2*16 a = 6,4 g metan a g metan → acetilenă b g metan netransformat η = a*100/(a +b) = 18 % (a +b) = 6,4*100/ 18 = 35,556 g metan - (cantitatea necunoscută de metan) 30m/100 = 0,3m g acetilenă + 400 g soluţie apă de brom 5 % m = 5,2 g acetilenă 1,56 g
HC ≡ CH
x = 19.2 g
+
2Br2
26 g
y = 20.76 g
→
2*160 g
C2H2Br4 346 g/ mol
0,3*5,2 g acetilenă barbotată = 1,56 g x = 1,56*2*160/26 = 19,2 g Br2 necesar iar noi avem
md
= 20 g Br2, deci bromul este în exces 20 > 19,2 27
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
y = 346*1,56/26 = 20,76 g
C2H2Br4
M C2H2Br4 = 2*12 + 2*1 + 4*80 = 346
g/mol
M C2H2 = 2*12 + 2*1 = 26 g/mol M Br2 = 2*80 = 160 g/mol md = ? ms = 400 g soluţie Br2 5 % cp = 5 % Br2 100 g soluţie………………………………………………… cp
ms ……………………………………………………………. ..md deci 100 g soluţie de apă de brom……………………………….5 g Br2 400 g soluţie de apă de brom………………………………..md
md = 400*5/100 = 20 g E.P.2.3. 14. Prin trecerea a 16 g de alchină necunoscută printr-o soluţie amoniacală de azotat de argint se obţin 58,8 g substanţă solidă. a) Determină formula moleculară a alchinei necunoscute. b) Calculează masa soluţiei de azotat de argint de concentraţie 10 % necesară preparării reactivului Tollens consumat în reacţie. Rezolvare: 28 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
16 g
R – C ≡ CH + alchină (R +25) g
58,8 g
[Ag(NH3)2]OH
→
reactiv Tollens
R – C ≡ C:- Ag+
+
solid (R + 132) g
2NH3 amoniac
+
H2O apă
M R – C ≡ CH = R +2*12 +1 = (R +25) g/mol M R – C ≡ C:- Ag+ = R + 2*12 + 108 = (R + 132) g/ mol 16*(R + 132) = (R + 25)*58,8 16R + 16*132 = 58,8R + 25*58,8 2112 -1470 = 42,8R 642 = 42,8R R = 15 R este metil : CH3 -
CH3 – C ≡ CH propină md g Ag NO3 azotat de argint 170 g
16 g
→
[Ag(NH3)2]OH reactiv Tollens
+
CH3 – C ≡ CH
→ etc
propină 40 g
M CH3 – C ≡ CH = 3*12 +1*4 = 40 g/mol M AgNO3 = 3*16 + 14 + 108 = 170 g/ mol md
= 170*16/ 40 = 68 g AgNO3
ms = ? g soluţie AgNO3 10 % 29 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
cp = 10 % AgNO3 100 g soluţie………………………………………………… cp
ms ……………………………………………………………. ..md ms =
68*100/ 10 = 680 g g soluţie AgNO3 10 %
E.P.2.3. 15. Un amestec echimolecular de hexine izomere reacţionează stoechiometric cu 8 moli de clorură de diaminocupru (I), [Cu(NH3)2]Cl. Se cere: a) scrie formulele de structură şi denumeşte hexinele izomere. b) calculează masa iniţială a amestecului de hexine. Rezolvare : Avem 7 alchine izomere pentru C6H10 : Amestec echimolecuar: A1 : A2 : A3: A4 : A5 : A6 : A7 = 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 8 moli
8 moli
C4H9 – C ≡ CH + [Cu(NH3)2]Cl → C4H9 – C ≡ C:- Cu+ Alchină (hexina)
1 mol
clorură de diaminocupru (I) 1 mol
solid
+
2NH3 amoniac
+
HCl Acid clorhi dric
A1 : A2 : A3: A4 : A5 : A6 : A7 = 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 A1 : A2 : A3: A4 : A5 : A6 : A7 = 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 2 moli A1, 2 moli A5, 2 moli A6 şi 2 moli A7 → 2 + 2 + 2 + 2 = 8 moli **************************************************************************** 30 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
*****************************************************************************
M C6H10
= 6*12 + 10 = 72 +10 = 82 g/ mol
Avem 7 izomeri din care 4 izomeri formează acetiluri, cei cu legătura triplă marginală şi anume : 1-hexina; (A1) 31 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
3-metil-1-pentina; (A5) 4-metil-1-pentina; (A7) 3,3-dimetil-1-butina. (A6) Aceştia vor reacţiona stoechiometric cu 4 moli de clorură de diaminocupru (I),
[Cu(NH3)2]Cl. (din 7 : 4 da şi 3 nu) A1 : A2 : A3: A4 : A5 : A6 : A7 = 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 A1 : A2 : A3: A4 : A5 : A6 : A7 = 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 : 2 7 moli izomeri………………………4 da ……………………3 nu x moli izomeri……………………..8 da………………… …6 nu x = 14 moli (câte 2 moli din fiecare izomer)
M C6H10
= 6*12 + 10 = 72 +10 = 82 g/ mol
m amestec echimolecular = 14*82 = 1148 g E.P.2.3. 16. Acetilena adiţionează acid cianhidric, conform ecuaţiei reacţiei chimice:
HC ≡ CH + H-CN → CH2 = CH(CN) Reacţia are loc la temperatura de 80
H2C1 =
0
C şi
în prezenţa Cu2Cl2 + NH4Cl
C2H │ CN
32 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
Compusul obţinut se numeşte cianură de vinil sau acrilonitril şi este un monomer important în industria polimerilor. Poliacrilonitrilul –[CH2
– CH(CN)]n-
este folosit la obţinerea
fibrelor sintetice de tip melană.
n H2C1 =
C2H
→ − ( H2C1 −
│ CN
C2 H)n − │ CN
acrilonitril
poliacrilonitril 3
Calculează masa de poliacrilonitril care seobţine din 2 m de acetilenă (c.n.) dacă adiţia acidului cianhidric are loc cu un randament de 100 %, iar reacţia de polimerizare cu un randament de 70 %. Rezolvare :
M C3H3N = 3*12 + 3*1 + 14 = 53 kg/ kmol V molar = 22,4 m3/ kmol 2 m3
HC ≡ CH
+
acetilenă
Cu2Cl2 + NH4Cl
(a + b) kg
H-CN
→
acid cianhidric
80 0C
CH2 = CH(CN)
22,4 m3
acrilonitril
53 kg
(a +b) = 2*53/ 22,4 = 4,73214 kg acrilonitril η = a*100/ (a + b) = 70 % a = (a + b)*70/ 100 = 4,73214*70/ 100 = 3,3125 kg = 33125,5 g poliacrilonitril 33 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
a kg
a kg
n CH2 = CH(CN)
→
–[CH2 – CH(CN)]n-
acrilonitril 53 kg
polimerizare
poliacrilonitril 53 kg
b kg
b kg
CH2 = CH(CN)
→
CH2 = CH(CN)
acrilonitril 53 kg
acrilonitril nereacţionat 53 kg
E.P.2.3. 17. Într-un recipient cu volumul de 25 litri se află un amestec de C2H4 şi C2H2 în raport molar de 1 : 3. După arderea amestecului cu o cantitate stoechiometrică de aer 0
presiunea în recipient la (0 C) devine 5.42 atm. a) Scrie ecuaţiile reacţiilor chimice de ardere ale celor două hidrocarburi. b) Calculează masa iniţială a amestecului de hidrocarburi din recipient. c) Calculează densitatea în raport cu aerul a amestecului gazos aflat la final, după arderea hidrocarburilor, în recipient. Gazele se consideră în condiţii normale. Rezolvare: a moli etenă C2H4 3a moli acetilenă C2H2 raport molar
C2H4 : C2H2 = 1 : 3 = a : 3a
a moli
C2H4
+
3a moli
(1)
2a moli
3O2
→
2CO2
etenă
oxigen
1 mol
3 moli
2a moli
+
dioxid de carbon 2 moli
2H2O apă 2 moli 34
Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
3a moli
C2H2
7,5a moli
(2)
6a moli
5/2O2
→
2CO2
+
acetilenă
oxigen
1 mol
2,5 moli
3a moli
+
dioxid de carbon 2 moli
H2O apă 1 mol
P V = nRT T = 273 0K P = 5,42 atm V = 25 litri R = 0,082 l*atm/mol*grad n = 5,42*25 /0,082*273 n = 5,42*25/ 22,4 = 6,04 moli Aerul conţine 20 % O2 şi 80 % N2
O2 total = 3a + 7,5a = 10,5a moli Amestecul gazos final conţine : 42a moli N2 , 8a moli CO2 şi 5a moli H2O
N2 = 4*10,5a
= 42a moli N2
CO2 = 2a + 6a = 8a moli CO2 H2O
= 2a + 3a = 5a moli
H2O
n = 42a + 8a +5a = 55a = 6,04 a = 6,04/55 = 0,110 moli etan C2H4 3a = 0,330 moli acetilenă C2H2 35 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme
COLEGIUL TEHNIC „CONSTANTIN BRÂNCUŞI” ORADEA -ANUL ŞCOLAR 2015-2016 Probleme rezolvate din Culegerea de Teste, Exerciţii şi probleme, Probleme practice –CHIMIE – pentru clasa a X-a , Luminiţa Vlădescu, Luminiţa Irinel Doicin, Corneliu Tărărbăşanu-Mihăilă, Grupul Editorial Art, Bucureşti 2006
M C2H4 = 2*12 + 4*1 = 28 g/mol M C2H2 = 2*12 + 2*1 = 26 g/mol Masa amestecului de gaze iniţial = 0,110*28 + 0,330*26 = 3,08 + 8,58 = 11,66 g Calculăm masa molară medie a amestecului gazos final: Gazul
N2 CO2 H2O
n moli n1 = 42a
M molară (g/mol) M1 = 28
n2 = 8a
M1 = 44
n3 = 5a
M1 = 18
M medie = (n1*M1 + n2*M2 + n3*M3)/ (n1 + n2 + n3) M medie = a(42*28 + 8*44 + 5*18)/a(42 + 8 + 5) = 1618/55 = 29,418 g/mol d aer = Mmedie/Maer = 29,418/28,9 = 1,018 Maer = 28,9 g/mol
36 Prof. KASTNER ELISABETA
Capitolul 2-HIDROCARBURI-2.3.-ALCHINE – Exerciţii şi probleme