Обчислити об'єм водню, що виділиться при реакції 50 грамів метанової кислоти з 10 г. кальція

Будова молекули.

Молекулярна формула гідроген сульфіду (сірководню) – H2S. Зв’язок S–H ковалентний полярний, молекула кутова, валентний кут HSH = 920. У гідроген сульфіді та у сульфідах окиснення атом S виявляє найнижчий можливий ступінь окиснення –2.

Одержання.

1. Взаємодією простих речовин:

H2 + S = H2S.

2. Дією кислот на сульфіди:

FeSтв. + 2HClконц. = H2S + FeCl2.

3. Дією води на сульфіди амфотерних гідроксидів (Cr2S3, Al2S3):

Al2S3(тв.) + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.

Цим одержують дуже чистий гідроген сульфід.

У природі гідроген сульфід утворюється при гнитті органічних решток.

Фізичні властивості.

Гідроген сульфід – безбарвний газ із запахом тухлих яєць, важчий за повітря, т кип. –60,3 0С, т. пл. –85,6 0С.

При 20 0С в 1 л води розчиняється 2,5 л гідроген сульфіду – утворюється сірководнева вода (масова частка гідроген сульфіду 0,36%).

Гідроген сульфід – отруйний газ, тривале вдихання його може призвести до смерті.

Хімічні властивості.

1. На повітрі горить блакитним полум’ям:

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O.

При нестачі кисню відбувається неповне окиснення:

2H2S + O2 = 2S + 2H2O.

2. У водному розчині гідроген сульфід реагує з окисниками, відновлюючись при цьому до сполук сульфуру з різними ступенями окиснення (0, +4, +6):

H2S + I2 = S + 2HI, H2S + 2HNO3(розб.) = SO2 + 2NO + 2H2O,

3H2S + 8HNO3(конц.) = 3H2SO4 + 8NO + 4H2O.

У кислих розчинах калій перманганату KMnO4 та калій дихромату K2Cr2O7 гідроген сульфід окиснюється до вільної сірки:

3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O.

3. У водному розчині гідроген сульфід є слабкою двоосновною кислотою і дисоціює за двома ступенями:

І ступінь: H2S ↔ H+ + HS–,

ІІ ступінь: HS– ↔ H+ + S2–.

За ІІ ступенем дисоціація відбувається незначною мірою.

1. Реагує з лугами, утворюючи солі. Середні солі – сульфіди, кислі – гідроген сульфіди (утворюються при надлишку H2S):

2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O, KOH + H2S = KHS + H2O,

Na2S+ H2S= 2NaHS.

2. Нерозчинні у воді сульфіди утворюються в реакціях гідроген сульфіду із солями відповідних металів:

Pb(NO3)2 + H2S = PbS↓ + 2HNO3.

У результаті утворюється чорний осад PbS, нерозчинний у розбавлених кислотах – якісна реакція на іони S2–.

Сульфіди різноманітно забарвлені: сульфіди лужних металів – білого кольору, PbS – чорний, MnS – тілесний, CuS – коричнево-металевий.

У воді розчинні сульфіди лужних, лужно-земельних металів та амоніаку. Решта сульфідів нерозчинні у воді, а деякі (CuS, PbS, HgS, CdS) і у розбавлених розчинах мінеральних кислот (HCl, H2SO4).

У нітратній кислоті сульфіди важких металів розчиняються з утворенням сполук Сульфуру у вищих ступенях окиснення:

FeS–12 + 18HN+5O3(конц.) = Fe(NO3)3 + 2H2S+6O4 + 15N+4O2 +7H2O,

3Cu2S–2 + 22HN+5O3(розб.) = 6Сu(NO3)2 + 3H2S+6O4 + 10N+2O +8H2O.

Водні розчини сульфідів лужних металів, за рахунок гідролізу створюють лужне середовище (рН > 7):

Na2S + H2O ↔ 2NaOH + H2S.

Застосування.

Гідроген сульфід і сульфіди застосовують в якісному аналізі при розділенні сумішей аніонів та катіонів за сульфідним методом, який базується на різній розчинності сульфідів у воді, водних розчинах амоніак сульфіду та кислотах

1.

1) CH₃COOH + Br₂ (кат. P красн.) → CH₂Br-COOH + HBr

2) CH₂Br-COOH + NH₃ → NH₂-CH₂-COOH + HBr

3) 2NH₂-CH₂-COOH (ферменты) → NH₂-CH₂-C(O)-N(H)-CH₂-COOH

2.

2-амино-3-метилпентановая кислота:

Структурная формула: CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-COOH

Гомологи:

1) CH₃-CH₂-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-COOH - 2-амино-3-метилгексановая кислота

2) CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-CH₂-COOH - 3-амино-4-метилгексановая кислота

3) CH₃-CH₂-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-CH₂-COOH - 3-амино-4-метилгептановая кислота

4) CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-CH₂-COOH - 3-амино-4-метилоктановая кислота

5) CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-CH₂-CH₂-COOH - 4-амино-5-метилгептановая кислота

6) CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-CH₂-CH₂-CH₂-COOH - 5-амино-6-метилоктановая кислота

Изомеры:

1) CH₃-CH₂-CH₂-C(NH₂)(CH₃)-COOH - 2-амино-2-метилпентановая кислота

2) CH₃-C(CH₃)(NH₂)-CH(CH₃)-COOH - 3-амино-2,3-диметилбутановая кислота

3) CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CH(NH₂)-COOH - лейцин

4) CH₃-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-CH₂-COOH - β-аминокапроновая кислота

5) NH₂-CH₂-(CH₂)₄-COOH - ε-аминокапроновая кислота

6) CH₃-(CH₂)₃-CH(NH₂)-COOH - α-аминокапроновая кислота

7) CH₃-C(CH₃)(NH₂)-CH₂-CH₂-COOH - 4-амино-4-метилпентановая кислота

8) CH₃-CH(NO₂)-(CH₂)₃-CH₃ - 2-нитрогексан

9) CH₃-CH₂-CH(NH₂)-CH₂-CH₂-COOH - γ-аминокапроновая кислота

3.

Дано:

m(CₙH₂ₙ₊₁NH₂) = 5,13 гр

V(N₂) = 1,28 л

Найти:

формулу амина - ?

1. Составим уравнение сгорания первичного амина:

CₙH₂ₙ₊₁NH₂ + (1,5n + 0,75)O₂ → nCO₂↑ + (n + 1,5)H₂O + 0,5N₂↑;

2. Вычислим химическое количество выделившегося азота:

Vm = 22,4 л/моль

n(N₂) = V(N₂)/Vm = 1,28 л/22,4 л/моль ≈ 0,06 моль

3. Определим количество сгораемого амина:

n(CₙH₂ₙ₊₁NH₂) = n(N₂)/0,5 = 0,06 моль/0,5 = 0,12 моль;

4. Найдем молярную массу амина:

M(CₙH₂ₙ₊₁NH₂) = m(CₙH₂ₙ₊₁NH₂)/n(CₙH₂ₙ₊₁NH₂) = 5,13 гр/0,12 моль = 42,75‬ гр/моль ≈ 43 гр/моль

5. Рассчитаем и приравняем относительную молекулярную массу к найденной молярной для установления формулы амина:

Mr(CₙH₂ₙ₊₁NH₂) = M(CₙH₂ₙ₊₁NH₂)

12n+1+14+2 = 43

12n+17 = 43

12n = 43-17

12n = 26

n ≈ 2,17

n ≈ 2

Следовательно мы получим C₂H₅NH₂ - Этиламин

ответ: C₂H₅NH₂ - Этиламин