AP Chemistry

[Komissar]

У дитя какой-то аврал по химическим задачам, сидит, с этой не может справиться. Я, к сожалению, по химии помочь особо не могу.
A sample of 50 cm3 of a gaseous organic compound containing ONLY carbon and hydrogen was burned in 250 cm3 of oxygen, an excess. At the end of the reaction the volume of the products and the unused oxygen was found to have contracted by 100 cm3. All the water produced by the combustion reaction condensed into liquid water and was removed without measurement. The gaseous products were treated with sodium hydroxide which reacts with carbon dioxide and a further contraction of 100 cm3 occurred. Assuming that all the measurements were made at 298 K and 1.0 x 105 Pa, deduce the formula of the compound, and give the balanced equation for its combustion.

хорошо, сейчас попробую помочь
кофейком зальюсь только

[Komissar]

эх, давно не брал я в руки шашек

Значить, так: Mystery Compound у нас будет CxHy

Тогда реакция сгорания (combustion rxn) будет такая: CxHy + O2 --> CO2 + H2O.
Расставим коэффициенты:

CxHy + (x+y/4)O2 --> xCO2 + (y/2)H2O

Что нам известно?
CxHy было 50 ml = 0.05L
Используем Ideal Gas Law, чтобы вычислить число молей CxHy: n = (PV)/(RT). Переводим давление в атмосферы, получаем P=1 atm, используем газовую константу 0.08205 для литров-атмосфер-келвинов. Число молей Mystery Compound CxHy n = 0.002 mol.
O2 было 250 ml = 0.25L
Вычисляем число молей кислорода по m = (PV)/(RT), получаем m=0.010 mol O2

Общий объем смеси до сжигания = 0.05L + 0.25L = 0.3L

После сжигания и конденсирования воды объем смеси CO2 и неизрасходованного кислорода = 0.3 - 0.1 = 0.2L

Из этой смеси щелочью убирают CO2, при этом объем понижается на 0.1L. Значит, в смеси CO2 and unused oxygen there were 0.1L CO2. We can calculate number of moles of CO2 using Ideal Gas Law: k = (PV)/(RT) = 0.004 mol.

So, we had 0.002 mol of CxHy and we got 0.004 mol CO2. Looking at our balanced equation: 0.002*x = 0.004, so x=2. That is, our Mystery Compound contains 2 atoms of C.

Since we had 0.1L of CO2, and the total volume of CO2 + unused oxygen was 0.2L, that means that we have 0.1L of unused oxygen, which is - by Ideal Gas Law - 0.004 mol of unused O2.

We used 0.002*(x+y/4) moles of O2, and we started with 0.01 mol of O2. So we can write an equation: 0.01- 0.002(x+y/4) = 0.004
plug x=2 and multiply both sides by 1000:
10 - 2(2+y/4) = 4
10 - 4 - y/2 = 4
10 - y/2 = 8
y=4

so, our Mystery Compound is ethylene C2H4.

[Komissar]

balanced equation will be

C2H4 + 3O2 --> 2CO2 + 2H2O

[Fur_Elise]

Комми, круто! Большое спасибо! Мудреная какая задача. Или это совершенно стандартный уровень для АР класса? У нас не АР класс, пока только SL, который объединён с HL зачем-то, но начинать думать головой никогда не рано.

[Fur_Elise]

Хочу похвастать, дочь сдала файнел по органической химии на А, конечно итоговой такой не будет, раз до этого писала на 80 с чем-то процентов, но сама без помощи подготовилась и получила заслуженную отметку. Было трудно, я очень за нее рада, а то уже у нее самооценка падала. Впереди файнел по неорганической, но тут у нее нет проблем и еще в след. симестре опять будет парочка химий.

С опозданием поздравляю, какая умница! Это было ещё про хай скул экзамены или это в колледже?

[Komissar]

Комми, круто! Большое спасибо! Мудреная какая задача. Или это совершенно стандартный уровень для АР класса? У нас не АР класс, пока только SL, который объединён с HL зачем-то, но начинать думать головой никогда не рано.

задачка занудная, но не особенно трудная, в основном упражнение на Ideal Gas Law.

[Vlada123]

Хочу похвастать, дочь сдала файнел по органической химии на А, конечно итоговой такой не будет, раз до этого писала на 80 с чем-то процентов, но сама без помощи подготовилась и получила заслуженную отметку. Было трудно, я очень за нее рада, а то уже у нее самооценка падала. Впереди файнел по неорганической, но тут у нее нет проблем и еще в след. симестре опять будет парочка химий.

С опозданием поздравляю, какая умница! Это было ещё про хай скул экзамены или это в колледже?

Нет, это был университетский экзамен. Просто очень тяжело ей было , я искала тут репетиторов , но не оказалось именно по органической химии, поэтому я и написала , что справилась дочь. Так-то у нее химий много разных, ибо это один из ее мейджеров. Спасибо, за ваш пост.

[Калинка]

Комми, круто! Большое спасибо! Мудреная какая задача. Или это совершенно стандартный уровень для АР класса? У нас не АР класс, пока только SL, который объединён с HL зачем-то, но начинать думать головой никогда не рано.

задачка занудная, но не особенно трудная, в основном упражнение на Ideal Gas Law.

а мы в обычных сссровских школах такое проходили? Это местный уровень АР у такой задачи?

[Komissar]

Комми, круто! Большое спасибо! Мудреная какая задача. Или это совершенно стандартный уровень для АР класса? У нас не АР класс, пока только SL, который объединён с HL зачем-то, но начинать думать головой никогда не рано.

задачка занудная, но не особенно трудная, в основном упражнение на Ideal Gas Law.

а мы в обычных сссровских школах такое проходили? Это местный уровень АР у такой задачи?

в СССР в программе вполне себе изучали идеальные газы и газовые законы, но задачка скорее уровень районной олимпиады.

[Komissar]

а мы в обычных сссровских школах такое проходили? Это местный уровень АР у такой задачи?

AP задачи (free response) обычно многоходовые, с привлечением знаний из разных разделов: https://secure-media.collegeboard.org/a ... mistry.pdf

[apex]

задачка скорее уровень районной олимпиады.

Тоже так подумал. Кстати, у меня западло было - не было калькулятора на олимпиадах. Терял время в столбик считать.

[JN]

Комми-мозг!

[Komissar]

Комми-мозг!

[GoodBuyAmerica]

Вот тебе, земляк, задачка на городскую олимпиаду:
The compound A with a formula C4H6Cl2 reacts with bromoform and NaOH to yield the compound B, which reacts with butyl lithium yielding the compound C, which gives only one singlet in 1H NMR and two singlets in 13C NMR spectra, respectively. Please determine structures of all three compounds.

[Komissar]

а там точно 2 синглета в 13C ямре, а не 3?

[GoodBuyAmerica]

а там точно 2 синглета в 13C ямре, а не 3?

Точно. Но можешь предложить и для трех синглетов. Я, кстати, не могу придумать такую структуру, которая давала бы один синглет в протонах и три - в углероде.

[Komissar]

пока такие мысли:
структура А: CH3 - C(Cl) = C(Cl) - CH3
бромоформ со щелочью даст карбен CBr2, который сядет на двойную связь с образованием циклопропана.
Structure B: cyclopropane, where one carbon has 2 Br, and two other carbons each have Cl and CH3
теперь BuLi. Он отщепит HCl, так что получим напряженный циклопропан (structure C), где у одного углерода по прежнему 2 брома, а из двух других углеродов торчит =CH2 у каждогo. Получается будет 1 синглет по ямру H (все 4 водорода одинаковы), и 3 синглета по ямру C-13 (3 разных углерода)

И это мы пока рассматриваем BuLi как основание, а он может еще и восстанавливать. И всегда фигня может перегруппироваться...

[Komissar]

форум затих...
трепещите, простые смертные! Тут вам не тупые программисты с их бесконечными сортировками массивов, тут титаны химической мысли демонстрируют вам высший пилотаж!

[GoodBuyAmerica]

пока такие мысли:
структура А: CH3 - C(Cl) = C(Cl) - CH3
бромоформ со щелочью даст карбен CBr2, который сядет на двойную связь с образованием циклопропана.
Structure B: cyclopropane, where one carbon has 2 Br, and two other carbons each have Cl and CH3
теперь BuLi. Он отщепит HCl, так что получим напряженный циклопропан (structure C), где у одного углерода по прежнему 2 брома, а из двух других углеродов торчит =CH2 у каждогo. Получается будет 1 синглет по ямру H (все 4 водорода одинаковы), и 3 синглета по ямру C-13 (3 разных углерода)

И это мы пока рассматриваем BuLi как основание, а он может еще и восстанавливать. И всегда фигня может перегруппироваться...

Мысли интересные. Но BuLi порвет твой циклопропан в любом случае, и как основание, и как металл-галоген обменник, и как донор электрона. К тому же твоя структура А будет иметь два изомера (как и структура В). Какой из них "правильнее"? Правильное решение гораздо красивее. Могу добавить, что структуры А и В возможны только как один изомер каждая. Можем еще упростить: возьмем MeLi вместо BuLi. Или даже MeLi*LiBr. Только лучше пойдет.

[Komissar]

вот ышшо идея, см аттач

[GoodBuyAmerica]

вот ышшо идея, см аттач

Уже теплее. Но, конечно, циклопентадиенил так не получится. Циклопентадиенил (С5Н5-) должен давать по одному синглету в протонах и углероде, а протонированная форма даст сложный спектр в протонах.

[Kot_Tisha]

сорян, давненько на привет не заходил, весь в работе. Но я, вижу, тут все разрулили

[Komissar]

сорян, давненько на привет не заходил, весь в работе. Но я, вижу, тут все разрулили

есть еще порох в пороховницах!

[JN]

Да не то слово! Какие мальчики на Привете умненькие!

[Kot_Tisha]

И ягоды в ягодицах!

сорян, давненько на привет не заходил, весь в работе. Но я, вижу, тут все разрулили

есть еще порох в пороховницах!