Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 141.
Przeprowadzono reakcję chlorowania 0,1 mola etanu w obecności światła i przy nadmiarze chloru, aż do podstawienia wszystkich atomów wodoru atomami chloru.
141.1 (0-1)
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie opisanej reakcji.
141.2 (0-1)
Określ mechanizm (elektrofilowy, rodnikowy, nukleofilowy) opisanej reakcji.
141.3 (0-1)
Określ, jaka liczba cząsteczek chloru wzięła udział w tej reakcji.
Rozwiązanie
141.1 (0-1)
CH3−CH3 + 6Cl2 światło CCl3−CCl3 + 6HCl
141.2 (0-1)
rodnikowy
141.3 (0-1)
Liczba cząsteczek: 6 · 0,1 · 6,023 · 1023 lub 36,128 · 1022
Wskazówki
141.1 (0-1)
Rozwiązując tę część zadania, warto przypomnieć, że etan to węglowodór nasycony i w reakcji z chlorem ulega reakcji podstawienia (substytucji). Atom wodoru zostaje zastąpiony atomem chloru. Reakcję prowadzono z nadmiarem chloru aż do całkowitego zastąpienia wszystkich atomów wodoru znajdujących się w etanie. Powstał związek o wzorze: CCl3─CCl3.
141.2 (0-1)
Reakcja przebiegała w obecności światła, które powoduje rozbicie cząsteczki chloru na atomy
chloru, które są rodnikami (mają niesparowany elektron, ponieważ atom chloru ma
nieparzystą liczbę elektronów):
Cl2 światło 2Cl•
(kropka symbolizuje niesparowany elektron).
Omawiana reakcja jest reakcją substytucji o mechanizmie rodnikowym. Wolne rodniki są nietrwałe, bo z powodu obecności pojedynczych elektronów bardzo łatwo i szybko podlegają dalszym przemianom.
141.3 (0-1)
Aby określić liczbę cząsteczek użytych do reakcji całkowitego chlorowania etanu, należy zauważyć, że na 1 mol etanu przypada 6 moli chloru. 1 mol substancji zawiera liczbę Avogadra cząstek, czyli 6,023 · 1023, stąd do reakcji użyto 6 · 0,1 · 6,023 · 1023 cząsteczek chloru.
