Question

1. Un alcan simetric CnH3n-5 care are raportul Cprimar:Ctertiar=2:1, formeaza la dehidrogenare un numar de alchene egal cu:
a)6; b)2; c)3.
2)Alcanul cu 22 legaturi covalente:
a)are formula C7H16
b)are opt izomeri de catena
c)izomerului cu p.f. cel mai scazut ii corespund trei radicali monovalenti.
3) Prin dehidrogenarea propanului rezulta un amestec gazos cu masa moleculara medie de 27,5. Calculati randamentul de dehidrogenare al propanului.
4)Un amestec de butan si izopentena a fost supus analizei elementale. S-a stabilit ca amestecul contine 16,13% H. Raportul molar butan:izopentena este:
a)2:1; b)3:2; c)1:2.

Answer 1

1) Alcanii au formula generală $C_nH_{2n+2}$, iar formula dată de ei este $C_nH_{3n-5}$. Asta înseamnă că $2n+2 = 3n-5$

2n+2=3n-5
=> n=7 (C7H16)

Izomerul cu forma simetrică (faţă de un atom de carbon) este 2,4-dimetil pentanul, care are 4 atomi de carbon primari şi 2 terţiari, deci respectă raportul dat de problemă (2:1 = 4:2). Prin dehidrogenare, formează 2 alchene (2,4-dimetil 1-pentenă şi 2,4 dimetil 2-pentenă).
=> R: b) 2

2) Legăturile covalente ale compusului sunt cele dintre carbon-hidrogen şi carbon-carbon. În cazul alcanilor, numărul de legături carbon-carbon este egal cu numărul atomilor de carbon - 1 (poţi deduce asta dând câteva exemple). Din moment ce un atom de carbon trebuie să realizeze 4 legături covalente, ar trebui ca numărul total de legături să fie 4n (unde 'n' = numărul atomilor de carbon), daaaaar, trebuie să scădem numărul legăturilor (comune) carbon-carbon, adică 'n-1' (despre care am spus la început).

=> Numărul legăturilor covalente ale alcanului cu formula generală $C_nH_{2n+2}$ va fi:

4n - (n-1) = 3n + 1

Egalăm cu valoarea pe care ne-o dă problema:

3n+1 = 22 => n= 21/3

=> n = 7 (C7H16)

Numărul izomerilor de catenă este 10, deci punctul B este fals.

Punctul de fierbere al alcanilor scade odată cu ramificarea catenei, deci cel mai ramificat izomer va avea cel mai scăzut punct de fierbere. Acesta este 2,2,3-trimetilbutan. Radicalii monovalenţi se obţin prin eliminarea unui hidrogen de la un singur atom de carbon (compuşii rezultaţi trebuie să fie diferiţi) şi din câte văd, pot fi doar 3 radicali...

=> R: a) şi c)
(dacă trebuie să fie un singur răspuns corect, înseamnă că este doar 'a')


3) xC3H8 -> yC3H6 + yH2 + (x-y)C3H8 (nereacţionat)
x=numărul molilor de propan introdus
y=numărul molilor de propan transformat
(x-y)= numărul molilor de propan nereacţionat

Masa molară medie = $\frac{y}{x+y} * 42 + \frac{y}{x+y}*2 + \frac{x-y}{x+y} *44 = 27.5$

$\frac{44x}{x+y} = 27.5$

Considerăm că numărul molilor de propan introdus este 100 (putem alege orice valoare, dar din moment ce la final trebuie să aflăm randamentul, ne scuteşte de un calcul în plus dacă folosim 100), adică x=100.

$\frac{44x}{x+y} = 27.5 <=> \frac{44*100}{100+y} = 27.5$

=> y=60 (moli propan transformat) şi tot 60% este şi randamentul, fiindcă este raportat la 100 moli propan.

=> R: 60%

4) Amestecul conţine: xC4H10 + yC5H10, unde 'x' şi 'y' reprezintă numărul molilor de butan, respectiv izopentenă. 

M C4H10 = 58 (conţine 10 grame H)
M C5H10 = 70 (conţine 10 grame H)

x58 + y70 grame amestec ....................... 10x + 10y grame hidrogen
100 grame amestec ................................... 16.13 grame hidrogen

58x + 70y = 100(10x+10y)/16.13
58x+70y = 62x + 62y
4x=8y
=> $\frac{x}{y} = \frac{8}{2}= \frac{2}{1}$

=> R: a) 2:1