10 класс (10)

1. Атомное соотношение элементов в формуле вещества:

C : H : Cl = (20,65/12) : 3,01 : (76,31/35,5) = 1,72 : 3,01 : 2,15 = 1 : 1,75 : 1,25.

При целочисленном отношении атомных величин формула жидкости C₄H₇Cl₅ как производного углеводорода С₄Н₁₂ противоречит формуле для максимального числа атомов водорода в насыщенных соединениях — C_nH_{2n + 2}.

При дробных величинах соответствие ряду производных алканов получается при формуле C₂H_3,5Cl_2,5. Можно предположить, что исследуемая жидкость представляет эквимолярную смесь C₂H₄Cl₂ и C₂H₃Cl₃. Смесь подобного состава могла бы быть одной из фракций перегонки жидких продуктов, образующихся при хлорировании этана в соответствии с уравнениями:

C₂H₆ + 2Cl₂ → C₂H₄Cl₂ + 2HCl,
C₂H₆ + 3Cl₂ → C₂H₃Cl₃ + 3HCl

Формально такой же состав могут иметь смеси C₂H₅Cl с еще более хлорированными этанами, например C₂H₂Cl₄ и другими, но подобные смеси будут содержать и вещества промежуточного состава — C₂H₄Cl₂, C₂H₃Cl₃, C₂H₂Cl₄, то есть смеси будут еще более сложными.

2. Если предположить, что жидкость представляет собой смесь четырех изомеров (по два изомера C₂H₄Cl₂ и C₂H₃Cl₃), то для установления строения компонентов смеси следует разделить ее на индивидуальные вещества и, к примеру, методами протонного магнитного резонанса установить строение каждого из соединений. В спектре ПМР CH₃CHCl₂ два типа сигналов протонов групп СН₃ и СН в соотношении 3 : 1; в спектре CH₂ClCH₂Cl — один тип сигналов протонов групп СН₂; в спектре CH₃CCl₃ — один тип сигналов протонов группы СН₃; в спектре CHCl₂CH₂Cl — два типа сигналов групп СН₂ и СН в соотношении 2 : 1.

Разделение смесей жидкостей, близких по температурам кипения (изомеры сходного строения), затруднительно, поэтому можно воспользоваться гидролизом смеси в присутствии гидрокарбоната калия и обнаруживать продукты гидролиза.

а) ClCH₂CH₂Cl + 2KHCO₃ = HOCH₂CH₂OH + 2KCl + 2CO₂

Этандиол обнаруживают реакцией на многоатомные спирты с Cu(OH)₂ в щелочном растворе:

2HOCH₂CH₂OH + Cu(OH)₂ + 2KOH = K₂[(C₂H₄O₂)₂Cu] + 2H₂O (синий раствор)

б) CH₃CHCl₂ + 2KHCO₃ = CH₃CHO + 2KCl + 2CO₂ + H₂O

Ацетальдегид обнаруживается с помощью реакции "серебряного зеркала":

CH₃CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH = 2Ag + CH₃COONH₄ + 3NH₃ + H₂O

или с помощью иодоформенной реакции:

CH₃CHO + 3I₂ + 4KOH = CHI₃ + HCOOK + 3KI + 3H₂O

в) CH₃CCl₃ + 4KHCO₃ = CH₃COOK + 3KCl + 4CO₂ + 2H₂O

Образование ацетата калия можно обнаружить после упаривания пробы реакционной смеси по образованию сложного эфира:

CH₃COOK + C₂H₅OH + H₂SO₄ = CH₃COOC₂H₅ + KHSO₄ + H₂O

г) Наиболее сложно обнаружить в исходной смеси галогенопроизводных наличие 1,1,2-трихлорэтана:

ClCH₂CHCl₂ + 3KHCO₃ = HOCH₂CHO + 3KCl + 3CO₂ + 3H₂O

Продукт гидролиза (гликолевый альдегид) также будет давать реакцию "серебряного зеркала":

HOCH₂CHO + 2Ag(NH₃)₂OH = 2Ag + HOCH₂COONH₄ + 3NH₃ + H₂O,

но при действии иода в щелочном растворе будет окисляться с образованием оксалата:

HOCH₂CHO + 3I₂ + 8KOH = KOOCCOOK + 6KI + 6H₂O

Для обнаружения гликолевого альдегида необходимо разработать более сложный план анализа: в одной из проб раствора после гидролиза иодоформенной реакцией обнаружить ацетальдегид (ацетат при этом не изменяется, а этандиол и гликолевый альдегид окисляются до оксалата). Вторую пробу раствора надо подвергнуть реакции "серебряного зеркала" (при этом ацетат и этиленгликоль не реагируют, а уксусный и гликолевый альдегиды окислятся соответственно до ацетата и гидроксиацетата). Полученный раствор следует упарить досуха, небольшим количеством воды удалить непрореагировавший этандиол (или действием уксусного ангидрида превратить его в сложный эфир и удалить эфир экстракцией эфиром). В состав твердого остатка солей будут входить ацетат (из уксусной кислоты и ацетальдегида) и гидроксиацетат, который действием иода в щелочном растворе можно окислить до оксалата:

HOCH₂COOK + 2I₂ + 5KOH = KOOCCOOK + 4KI + 4H₂O

Оксалат в присутствии ацетата можно обнаружить по образованию осадка оксалата кальция:

K₂C₂O₄ + CaCl₂ = CaC₂O₄ + 2KCl