2. Для синтеза различных производных карбоновых кислот часто используют альфа-замещенные галогенкислоты, которые можно получить при галогенировании предельных карбоновых кислот (реакция Геля–Фольгарда–Зелинского). Реакция проводится в присутствии красного фосфора:

Так как галоген легко вступает в реакцию нуклеофильного замещения, его можно заместить на аминогруппу –NH₂ при действии избытка аммиака:

При последующем действии кислоты нейтрализуется избыток аммиака, а аммонийная соль превращается в кислоту (валин):

В молекуле валина тетраэдрический альфа-атом углерода связан с четырьмя различными заместителями и, следовательно, является асимметрическим, или хиральным, центром, поэтому валин может существовать в виде двух различных оптических изомеров:

При химическом синтезе обычно образуется эквимолярная смесь оптических изомеров (рацемат), а природные аминокислоты, входящие в состав белков, как правило, являются L-изомерами. Поэтому физиологическое действие синтетических и природных аминокислот может различаться.

3. 6C_(гр) + 6H_2(газ) + 3O_2(газ) = C₆H₁₂O_6(тв.) + Q_x, (1)
Q_x – искомая теплота образования глюкозы. Для ее определения достаточно измерить тепловые эффекты реакций горения:

C₆H₁₂O₆ + 6O_2(газ) = 6CO_2(газ) + 6H₂O_(ж.) + Q₁, (2)
Q₁ – тепловой эффект сгорания глюкозы,

C_(гр) + O_2(газ) = CO_2(газ) + Q₂, (3)
Q₂ – тепловой эффект сгорания графита,

H_2(газ) + ½O_2(газ) = H₂O_(ж.) + Q₃, (4)
Q₃ – тепловой эффект сгорания водорода.

Умножим сумму уравнений (3) и (4) на 6 и вычтем из (5):

6Q₂ + 6Q₃ = Q_x + Q₁,

Q_x = 6Q₂ + 6Q₃ – Q₁.

4. Частиц, проявляющих в водном растворе свойства сильных кислот, нет.

Слабые кислоты:

HS^– + H₂O H₃O⁺ + S^2–,

Fe³⁺ + 2H₂O Fe(OH)²⁺ + H₃O⁺,

HF + H₂O H₃O⁺ + F^–,

SO₂ + 2H₂O H₃O⁺ + HSO₃^–.

Слабые основания:

HS^– + H₂O OH^– + H₂S,

NH₃ + H₂O OH^– + NH₄⁺,

CO₃^2– + H₂O OH^– + HCO₃^–.

Гидроксид алюминия и вода – амфотерные соединения, проявляют слабые кислотные и основные свойства:

H₂O + H₂O OH^– + H₃O⁺,

Al(OH)₃ + 2H₂O Al(OH)₄^– + H₃O⁺,

Al(OH)₃ Al(OH)₂⁺ + OH^–.

5. а) В отсутствие пероксидов присоединение HBr идет по правилу Марковникова, по механизму электрофильного присоединения:

Механизм реакции электрофильного присоединения:

Из образующихся карбокатионов бензильный (1) значительно более устойчив, чем первичный (2), вероятность его образования намного выше, поэтому основным продуктом реакции будет 1-бромэтилбензол:

б) В присутствии пероксидов реакция протекает по механизму свободнорадикального присоединения:

Механизм реакции свободнорадикального присоединения:

Из образующихся радикалов бензильный (1) значительно более устойчив, чем первичный (2), вероятность его образования намного выше, поэтому основным продуктом реакции будет 2-бромэтилбензол:

6. LiH + H₂O = LiOH + H₂.

а) Рассчитаем среднюю молярную массу воздуха:

По закону Архимеда грузоподъемность 1 моль водорода в воздухе равна 29 – 2 = 27 г. Поэтому, чтобы поднять 100 кг, необходимо:

100 000/27 = 3 704 моль H₂ или столько же моль LiH, масса которого равна 3704 ´ 7,9 = 29 259 г, или примерно 29 кг.

б) По закону Архимеда грузоподъемность 1 моль водорода в воде равна 22 400 – 2 » 22 400 г = 22,4 кг. Следовательно, чтобы удержать на плаву 100 кг, необходимо 100/22,4 = 4,5 моль H₂ или столько же моль LiH, масса которого равна 4,5 ´ 7,9 = 35 г.

7. RCOOH + NaOH = RCOONa + H₂O.

По этому уравнению количество моль монокарбоновой кислоты равно количеству моль щелочи и составляет

0,020 ´ 0,200 = 0,004 моль.

Рассчитаем молярную массу кислоты:

М = 0,232/0,004 = 58 г/моль.

Из общей формулы карбоновой кислоты RCOOH следует, что ее молярная масса М = M(R) + 12 + 2 ´ 16 + 1 = М(R) + 45, отсюда М(R) = 58 – 45 = 13 г/моль, однако алкильного радикала с такой молярной массой не существует. Таким образом, кислота является не монокарбоновой, а дикарбоновой, ибо трикарбоновой эта кислота не может быть из-за ограничения по молярной массе.

М = 0,232/(0,004/2) =116 г/моль; М(R) = 116 – 45 ´ 2 = 26 г/моль, что соответствует составу R º C₂H₂.

Возможные структуры дикарбоновой непредельной кислоты:

8.

В зависимости от исходного соотношения Al и S возможны варианты состава продуктов реакции:

а) Al₂S₃,

б) Al₂S₃ + S,

в) Al₂S₃ + Al.

Выделение газообразных продуктов может происходить в результате следующих реакций:

Al₂S₃ + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂S­ ,

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H_2­ ,

2Al + 6OH^– + 6H₂O = 2[Al(OH)₆]^3– + 3H_2­ .

Из условия, что при кислотной обработке выделилось больше газообразных продуктов, чем при щелочной, следует, что состав продуктов соответствует варианту в.

Пусть при щелочной обработке выделилось х моль H₂, тогда при кислотной 3х. При кислотной и щелочной обработке в реакции с Al образуется одинаковое количество H₂, т. е. при реакции кислоты с Al₂S₃ выделилось 2х моль H₂. Значит, в смеси содержится 2/3х моль Al и 2/3х моль Al₂S₃, т. е. в исходной смеси содержались эквимолярные количества Al и S, или по 50 мол. %.

Рассчитаем массовый процент Al:

Следовательно, имеем 46 мас. % Al и 54 мас. % S.

• Вернуться к условиям

________________

Конец раздела