Химия
8 класс
Вопрос
При реакции металлического натрия с некоторым алкилиодидом получили углеводород, который затем смешали с избытком кислорода в отношении 1:6 (объем смеси газов при нормальных условиях был равен 7 л). Полученную смесь сожгли в закрытом сосуде, причем после реакции при температуре 127∘С давление газов в сосуде оказалось равным 1190 мм рт. ст.
Напишите формулы и дайте названия полученного углеводорода и алкилиодида, использованного для проведения реакции.
Ответ
Реакцию алкилгалогенидов с металлическим натрием обычно используют для получения углеводородов
2CxHyI+2Na→C2xH2y+2NaI.
Если в результате реакции образовался предельный углеводород, то его сгорание происходит по уравнению
CnH2n+2+3n+12O2→nCO2+(n+1)H2O.
При этом из 1 моля углеводорода и 1/2(3n+1) молей кислорода образуется n молей CO2 и (n+1) молей H2O. Поскольку объемные отношения между реагирующими газами пропорциональны мольным, то 1 л CnH2n+2+1/2(3n+1) л O2 дадут n л CO2 и (n+1) л H2O (пар). Объем газов (до реакции 1+6=7 л) после реакции станет равным
V0=n+(n+1)+6−3n+12=0,5n+6,5.
При 127∘С и давлении 1190 мм рт. ст. (1190:760≈1,6 атм) все продукты сгорания находятся в сосуде объемом 7 л в парообразном состоянии, и газовая смесь в пересчете на нормальные условия занимает объем
V0=pVT0p0T=1190⋅7⋅273760⋅400=7,48 л,
следовательно, 0,5n+6,5=7,48; 0,5n=0,98 и n=1,96≈2, т. е. предельный углеводород имел формулу C2H6 и был получен из иодистого метила
2CH3I+2Na→C2H6+2NaI.
[Авторы исходят из предположения, что в результате реакции был обязательно получен предельный углеводород, хотя этот метод может быть использован и для получения других классов углеводородов. При решении задачи в общем виде
C2xH2y+(2x+0,5y)O2→2xCO2+yH2O
(аналогично решению 479) для объема смеси после реакции получаем выражение
V0=6+0,5y=7,48, откуда y≈3,
т. е. полученный углеводород имел формулу C2xH6 и был получен из галогенопроизводного CxH3I (уравнение при имеющихся данных неразрешимо математически относительно x). Однако химические данные [углеводород C2xCH6 (x=1,2,3,⋅,n) был при нормальных условиях газообразным] ограничивают набор x значениями x=1 или x=2, так как углеводороды с 2x≥5−6 при 0∘С представляют собой жидкости. Из двух галогенопроизводных CH3I и C2H3I (CH2=СHI) реакция Вюрца реально осуществима однозначно только для иодистого метила, поскольку взаимодействие CH2=CHI с натрием будет осложнено малой подвижностью галогена при ненасыщенном атоме углерода и возможностью полимеризации как исходного винилцодида, так и теоретически («на бумаге») образующегося бутадиена в присутствии металлического натрия.]