Κεφάλαιο 2.3 – Σελίδα 46 – ΧΗΜΕΙΑ Β΄ ΛΥΚΕΙΟΥ – Απαντήσεις – Λύσεις

(Πηγή: Βιβλίο Μαθητή, Χημεία Β΄ ΓΕΛ, σελ. 76-83. Οι εκφωνήσεις είναι του σχολικού βιβλίου.)

Ερωτήσεις επανάληψης

Ερώτηση 5 (σελ. 76)

Τι είναι το βιοαέριο και τι είναι η βιομάζα;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ορισμοί αυτούσιοι από τη θεωρία.

Λύση:

1. Βιομάζα είναι το σύνολο της οργανικής ύλης που παράγουν τα ζώα και τα φυτά.
2. Βιοαέριο είναι το αέριο που παράγεται από τη σήψη της βιομάζας, με κύριο συστατικό το μεθάνιο.

Απάντηση: Βιομάζα = οργανική ύλη ζώων/φυτών· βιοαέριο = αέριο από τη σήψη της βιομάζας, κυρίως μεθάνιο.

Ερώτηση 6 (σελ. 76)

Ποιοι είναι οι γενικοί τύποι των: α) αλκανίων, β) αλκενίων, γ) αλκινίων. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του 1ου μέλους κάθε μιας ομόλογης σειράς από τους παραπάνω υδρογονάνθρακες;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση των τριών γενικών τύπων και του πρώτου μέλους κάθε σειράς.

Λύση:

1. α. Αλκάνια: \(C_\nu H_{2\nu+2}\), 1ο μέλος CH4 (μεθάνιο).
2. β. Αλκένια: \(C_\nu H_{2\nu}\) (ν≥2), 1ο μέλος C2H4 (αιθένιο).
3. γ. Αλκίνια: \(C_\nu H_{2\nu-2}\) (ν≥2), 1ο μέλος C2H2 (αιθίνιο/ακετυλένιο).

Απάντηση: Αλκάνια CνH2ν+2 (CH4)· αλκένια CνH2ν (C2H4)· αλκίνια CνH2ν-2 (C2H2).

Πρόσεξε:

• Τα αλκάνια δεν έχουν κατώτερο όριο ν (ν≥1), ενώ αλκένια/αλκίνια ξεκινούν από ν=2.

Ερώτηση 7 (σελ. 76)

Ποια είναι η προέλευση των κορεσμένων υδρογονανθράκων;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση από τη θεωρία της §2.3.

Λύση:

1. Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες βρίσκονται άφθονοι στο φυσικό αέριο και στο πετρέλαιο.
2. Το μεθάνιο αποτελεί επίσης το κύριο συστατικό του βιοαερίου.

Απάντηση: Προέρχονται κυρίως από το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο (και το μεθάνιο από το βιοαέριο).

Ερώτηση 8 (σελ. 76)

Να αναφέρετε μερικές φυσικές ιδιότητες των αλκανίων.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση από τον πίνακα φυσικών ιδιοτήτων ανά αριθμό ατόμων C.

Λύση:

1. C1-C4: αέρια, άχρωμα, άοσμα, αδιάλυτα στο νερό.
2. C5-C16: υγρά με χαρακτηριστική οσμή πετρελαίου.
3. C17 και άνω: στερεά, άχρωμα, υφή κεριού (π.χ. βαζελίνη).

Απάντηση: Αδιάλυτα στο νερό· κατώτερα μέλη αέρια, μεσαία υγρά, ανώτερα στερεά, ανάλογα με τα άτομα C.

Ερώτηση 9 (σελ. 76)

Τι γνωρίζετε για την πυρόλυση των αλκανίων; Ποια είναι η βιομηχανική της σημασία;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ορισμός + βιομηχανική σημασία, όπως στη θεωρία.

Λύση:

1. Πυρόλυση είναι η θερμική διάσπαση των αλκανίων απουσία αέρα, υπό πίεση, με ή χωρίς καταλύτη, η οποία δίνει μίγματα κορεσμένων/ακόρεστων υδρογονανθράκων μικρότερης Mr ή ισομερή με διακλαδισμένη αλυσίδα.
2. Κατά την πυρόλυση γίνονται σχάση αλυσίδας, κυκλοποίηση, ισομερίωση, αφυδρογόνωση.
3. Βιομηχανική σημασία: παρασκευή βενζίνης καλύτερης ποιότητας (μεγαλύτερος αριθμός οκτανίου) και παραγωγή ακόρεστων/αρωματικών υδρογονανθράκων που χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες στα πετροχημικά εργοστάσια.

Απάντηση: Θερμική διάσπαση αλκανίων απουσία αέρα· βιομηχανικά χρησιμεύει για καλύτερη βενζίνη και πρώτες ύλες πετροχημείας.

Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 23 (σελ. 77)

Να γράψετε μερικές χημικές αντιδράσεις με τις οποίες παράγονται αλκάνια σε καθαρή κατάσταση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Παραθέτουμε 2-3 από τις 4 γενικές μεθόδους παρασκευής αλκανίων της θεωρίας, με συγκεκριμένο παράδειγμα η καθεμία.

Λύση:

1. Αναγωγή αλκυλαλογονιδίου: \(CH_3I + H_2 \xrightarrow{Pt} CH_4 + HI\)
2. Μέθοδος Wurtz: \(2CH_3Br + 2Na \rightarrow CH_3CH_3 + 2NaBr\)
3. Αποκαρβοξυλίωση: \(CH_3COONa + NaOH \xrightarrow{\Theta} CH_4 + Na_2CO_3\)
4. Καταλυτική υδρογόνωση: \(CH_2{=}CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_3\)

Απάντηση: Ενδεικτικά οι 4 γενικές μέθοδοι με τα παραδείγματα της λύσης.

Πρόσεξε:

• Αρκούν 2-3 αντιδράσεις — «μερικές» δεν σημαίνει όλες.

Άσκηση 24 (σελ. 77)

Τι γνωρίζετε για την καύση των αλκανίων;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση γενικής εξίσωσης καύσης.

Λύση:

1. Τα αλκάνια καίγονται με περίσσεια O2 προς CO2 και H2O, με έκλυση θερμότητας (εξώθερμη): \(C_\nu H_{2\nu+2} + \frac{3\nu+1}{2}O_2 \rightarrow \nu CO_2 + (\nu{+}1)H_2O\)
2. Με ανεπαρκές O2 η καύση είναι ατελής και σχηματίζονται C ή CO.

Απάντηση: Πλήρης καύση δίνει CO2+H2O· ατελής δίνει C ή CO όταν λείπει οξυγόνο.

Άσκηση 25 (σελ. 77)

Τι είναι η πυρόλυση των αλκανίων; Γράψτε μία χημική αντίδραση πυρόλυσης αλκανίου. Τι είναι η ισομέρoιση;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ορισμός πυρόλυσης (ήδη δοσμένος στην άσκηση 9), παράδειγμα αντίδρασης, και ορισμός ισομερίωσης (μετατροπή σε ισομερές με διακλαδισμένη αλυσίδα κατά την πυρόλυση).

Λύση:

1. Πυρόλυση: θερμική διάσπαση αλκανίου απουσία αέρα, με/χωρίς καταλύτη, σε μικρότερα μόρια.
2. Παράδειγμα: \(C_{13}H_{28} \rightarrow C_8H_{18} + CH_2{=}CH_2 + CH_3CH{=}CH_2\)
3. Ισομερίωση είναι η μετατροπή ενός αλκανίου σε ισομερές του με διακλαδισμένη αλυσίδα, χωρίς αλλαγή του μοριακού τύπου — μία από τις αντιδράσεις που συμβαίνουν κατά την πυρόλυση, χρήσιμη για τη βελτίωση της ποιότητας (αριθμός οκτανίου) της βενζίνης.

Απάντηση: Πυρόλυση = θερμική διάσπαση απουσία αέρα· ισομέρωση = μετατροπή σε διακλαδισμένο ισομερές κατά την πυρόλυση.

Άσκηση 26 (σελ. 77)

Να γράψετε τις χημικές αντιδράσεις του μεθανίου με χλώριο: α) σε διάχυτο φως, β) με άμεσο ηλιακό φως.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Στο διάχυτο φως η φωτοχημική υποκατάσταση γίνεται με ελεγχόμενο, σταδιακό τρόπο (μπορούμε να γράψουμε τα διαδοχικά στάδια)· στο άμεσο ηλιακό φως η αντίδραση είναι πολύ πιο βίαιη.

Λύση:

1. α. Σε διάχυτο φως, σταδιακή υποκατάσταση:
2. CH4 + Cl2 →(φως) CH3Cl + HCl
3. CH3Cl + Cl2 →(φως) CH2Cl2 + HCl
4. CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
5. CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
6. β. Σε άμεσο ηλιακό φως, η αντίδραση γίνεται απότομα/εκρηκτικά (ραγδαία αλυσιδωτή αντίδραση ελευθέρων ριζών) και δεν είναι δυνατόν να ελεγχθεί/απομονωθεί συγκεκριμένο ενδιάμεσο στάδιο υποκατάστασης.

Απάντηση: Διάχυτο φως: σταδιακή υποκατάσταση (4 διαδοχικά στάδια όπως στη λύση). Άμεσο ηλιακό φως: απότομη/εκρηκτική αντίδραση.

Πρόσεξε:

• Η διαφορά διάχυτου/άμεσου φωτός είναι ποιοτική (ταχύτητα/ελεγξιμότητα), όχι διαφορετικό προϊόν.

Άσκηση 35 (σελ. 80)

Να αντιστοιχίσετε τα αντιδρώντα σώματα της στήλης (Α) με τα οργανικά προϊόντα της στήλης (Β): A CH3COONa + NaOH CH3CH2I + H2 CH3CH2I + Na CH3CH=CH2 + H2

B CH3CH2CH2CH3 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH4

Σκέψη / Μεθοδολογία: Αναγνωρίζουμε τον τύπο αντίδρασης κάθε ζεύγους (αποκαρβοξυλίωση, αναγωγή αλκυλαλογονιδίου, Wurtz, υδρογόνωση αλκενίου) και υπολογίζουμε το προϊόν.

Λύση:

1. CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3 (αποκαρβοξυλίωση, 1 C λιγότερο).
2. CH3CH2I + H2 →Pt CH3CH3 + HI (αναγωγή αλκυλαλογονιδίου, ίδιος αριθμός C).
3. 2CH3CH2I + 2Na → CH3CH2CH2CH3 + 2NaI (Wurtz, διπλασιασμός ατόμων C: 2+2=4).
4. CH3CH=CH2 + H2 →Ni CH3CH2CH3 (υδρογόνωση αλκενίου, ίδιος αριθμός C).

Απάντηση: CH3COONa+NaOH→CH4· CH3CH2I+H2→CH3CH3· CH3CH2I+Na→CH3CH2CH2CH3· CH3CH=CH2+H2→CH3CH2CH3.

Πρόσεξε:

• Μόνο η μέθοδος Wurtz διπλασιάζει τα άτομα C· οι άλλες τρεις διατηρούν τον ίδιο αριθμό C.

Άσκηση 36 (σελ. 80)

Να συμπληρώσετε τα διάστιχα στις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH2COONa + ...... → CH3CH3 + ...... β. CH3I + ...... → ...... + NaI γ. CH3CH=CH2 + ...... → CH3CH2CH3 δ. CH3CH2I + ...... → ...... + I2

Σκέψη / Μεθοδολογία: Στα α-γ εφαρμόζουμε τις γνωστές γενικές μεθόδους (αποκαρβοξυλίωση, Wurtz, υδρογόνωση). Στο δ, το ζητούμενο προϊόν I2 (ελεύθερο ιώδιο, όχι NaI/άλας) δεν αντιστοιχεί σε καμία από τις 4 γενικές μεθόδους παρασκευής αλκανίων της θεωρίας — σημειώνεται ως αβέβαιο.

Λύση:

1. α. CH3CH2COONa + NaOH →(Θ) CH3CH3 + Na2CO3 (αποκαρβοξυλίωση προπανικού νατρίου, το αλκάνιο έχει 1 C λιγότερο = αιθάνιο).
2. β. 2CH3I + 2Na → CH3CH3 + 2NaI (μέθοδος Wurtz).
3. γ. CH3CH=CH2 + H2 →Ni CH3CH2CH3 (καταλυτική υδρογόνωση προπενίου).
4. δ. Καμία γενική μέθοδος παρασκευής αλκανίων της θεωρίας δεν παράγει ελεύθερο I2 ως υποπροϊόν (η μέθοδος Wurtz δίνει NaI, όχι I2) — δεν μπορεί να επιβεβαιωθεί με ασφάλεια χωρίς περαιτέρω στοιχεία.

Απάντηση: α. NaOH / Na2CO3. β. 2Na / 2NaI. γ. H2 (Ni). δ. αβέβαιο — απαιτείται επαλήθευση στο πρωτότυπο.

Πρόσεξε:

• Στο δ πιθανή παγίδα μεταγραφής (πιθανό ότι το βιβλίο εννοεί NaI, όχι I2) — προτείνεται έλεγχος στο PDF.

(⚠️ υπό επαλήθευση)

Άσκηση 39 (σελ. 81)

Να σημειώσετε με Σ τις προτάσεις που είναι σωστές και με Λ αυτές που είναι λανθασμένες: α) Τα αλκάνια και τα αλκένια έχουν γενικούς εμπειρικούς τύπους CνH2ν και CνH2ν-2 αντιστοίχως. β) Άκυκλοι υδρογονάνθρακες είναι αυτοί που σχηματίζουν ανοικτή ανθρακική αλυσίδα στο μόριό τους. γ) Οι υδρογονάνθρακες είναι σώματα υγρά. δ) Τα αλκυλαλογονίδια αποτελούνται από ένα αλκύλιο που έχει τύπο CνH2ν+1- και αλογόνο, όπως Cl, Br, I. ε) Γενικά η πυρόλυση μετατρέπει μικρά μόρια υδρογονανθράκων σε μεγαλύτερα.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Επίσημη απαντητική στήλη του βιβλίου: Σ: β, δ — Λ: α, γ, ε.

Λύση:

1. α. Οι τύποι που δίνονται αντιστοιχούν σε λάθος κατηγορίες (CνH2ν είναι των αλκενίων, CνH2ν-2 των αλκινίων — όχι των αλκανίων/αλκενίων όπως λέει η πρόταση) → Λάθος.
2. β. Ακριβώς ο ορισμός των άκυκλων υδρογονανθράκων → Σωστό.
3. γ. Οι υδρογονάνθρακες είναι αέρια, υγρά ή στερεά ανάλογα με τον αριθμό ατόμων C, όχι μόνο υγρά → Λάθος.
4. δ. Ακριβώς ο ορισμός του αλκυλαλογονιδίου → Σωστό.
5. ε. Η πυρόλυση κάνει το αντίθετο: διασπά μεγάλα μόρια σε μικρότερα → Λάθος.

Απάντηση: α. Λ, β. Σ, γ. Λ, δ. Σ, ε. Λ.

Πρόσεξε:

• Στο α προσέξτε ότι οι τύποι δεν είναι λάθος καθαυτοί, αλλά έχουν αντιστοιχιστεί σε λάθος κατηγορία υδρογονανθράκων.

Άσκηση 41 (σελ. 81)

Να αντιστοιχίσετε κάθε ουσία της στήλης (Α) με την ομόλογη σειρά στην οποία ανήκει η ουσία της στήλης (Β). A 1-βουτίνιο αιθένιο μεθυλοπροπάνιο βενζόλιο

B Αλκάνιο Αλκένιο αρωματικός υδρογονάνθρακας αλκίνιο

Σκέψη / Μεθοδολογία: Αναγνωρίζουμε την ομόλογη σειρά κάθε ουσίας από το όνομα/κατάληξη ή τη γνωστή δομή της.

Λύση:

1. 1-βουτίνιο (τριπλός δεσμός, κατάληξη -ίνιο) → Αλκίνιο.
2. αιθένιο (διπλός δεσμός, κατάληξη -ένιο) → Αλκένιο.
3. μεθυλοπροπάνιο (μόνο απλοί δεσμοί, κατάληξη -άνιο) → Αλκάνιο.
4. βενζόλιο (βενζολικός δακτύλιος) → αρωματικός υδρογονάνθρακας.

Απάντηση: 1-βουτίνιο→αλκίνιο· αιθένιο→αλκένιο· μεθυλοπροπάνιο→αλκάνιο· βενζόλιο→αρωματικός υδρογονάνθρακας.

Άσκηση 44 (σελ. 81)

Δίνεται η ουσία με μοριακό τύπο C4H10. α. Σε ποια ομόλογη σειρά ανήκει και ποιος είναι ο γενικός εμπειρικός τύπος της σειράς αυτής; β. Να γράψετε τα συντακτικά ισομερή και να τα ονομάσετε. γ. Να παρασκευάσετε το ισομερές που έχει ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα με πρώτη ύλη CH3CH2I.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η ένωση C4H10 (CνH2ν+2 με ν=4) ανήκει στα αλκάνια· έχει δύο συντακτικά ισομερή. Το ευθύγραμμο ισομερές (βουτάνιο) παρασκευάζεται από αιθυλοϊωδίδιο με τη μέθοδο Wurtz (διπλασιασμός των 2 ατόμων C σε 4).

Λύση:

1. α. Αλκάνιο, γενικός τύπος CνH2ν+2.
2. β. CH3CH2CH2CH3 (βουτάνιο, ευθύγραμμο) και CH3CH(CH3)CH3 (μεθυλοπροπάνιο, διακλαδισμένο).
3. γ. 2CH3CH2I + 2Na → CH3CH2CH2CH3 + 2NaI (μέθοδος Wurtz).

Απάντηση: α. Αλκάνιο, CνH2ν+2. β. Βουτάνιο και μεθυλοπροπάνιο. γ. 2CH3CH2I+2Na→CH3CH2CH2CH3+2NaI.

Πρόσεξε:

• Η μέθοδος Wurtz δουλεύει μόνο όταν το προϊόν έχει άρτιο αριθμό ατόμων C ίσο με το διπλάσιο του αλκυλαλογονιδίου.

Άσκηση 48 (σελ. 81)

Τα συντακτικά ισομερή του υδρογονάνθρακα με μοριακό τύπο C6H14: α:3 β:4 γ:5 δ:6 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Απαριθμούμε συστηματικά όλα τα δυνατά σκελετικά ισομερή του εξανίου.

Λύση:

1. 1. n-εξάνιο: CH3CH2CH2CH2CH2CH3.
2. 2. 2-μεθυλοπεντάνιο.
3. 3. 3-μεθυλοπεντάνιο.
4. 4. 2,2-διμεθυλοβουτάνιο.
5. 5. 2,3-διμεθυλοβουτάνιο.
6. Σύνολο: 5 ισομερή.

Απάντηση: γ (5 ισομερή).

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη του βιβλίου (48. γ).

Άσκηση 53 (σελ. 83)

Ποια αλκάνια μπορείτε να παρασκευάσετε με πρώτη ύλη το αιθυλοϊωδίδιο; Να γράψετε τις αντίστοιχες χημικές εξισώσεις.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Από αιθυλοϊωδίδιο (CH3CH2I) εφαρμόζουμε τις δύο μεθόδους που δουλεύουν με ένα μόνο αλκυλαλογονίδιο ως πρώτη ύλη: αναγωγή (ίδιος αριθμός C) και Wurtz (διπλάσιος αριθμός C).

Λύση:

1. Αναγωγή: CH3CH2I + H2 →Pt CH3CH3 + HI (αιθάνιο, 2 άτομα C).
2. Μέθοδος Wurtz: 2CH3CH2I + 2Na → CH3CH2CH2CH3 + 2NaI (βουτάνιο, 4 άτομα C).

Απάντηση: Αιθάνιο (αναγωγή με H2/Pt) και βουτάνιο (μέθοδος Wurtz).

Πρόσεξε:

• Δεν μπορεί να παραχθεί απευθείας αλκάνιο με 3 άτομα C από ένα μόνο αιθυλοϊωδίδιο με αυτές τις δύο μεθόδους.

Άσκηση 56 (σελ. 83)

Να παρασκευάσετε το αιθάνιο σύμφωνα με τις γενικές μεθόδους παρασκευής των αλκανίων. 3g αιθανίου καίγονται πλήρως. Πόσα λίτρα CO2 θα παραχθούν σε πρότυπες συνθήκες (STP);

Σκέψη / Μεθοδολογία: Πρώτα γράφουμε μία μέθοδο παρασκευής αιθανίου, μετά υπολογίζουμε mol αιθανίου από τη μάζα και εφαρμόζουμε τη στοιχειομετρία της καύσης.

Λύση:

1. Παρασκευή: CH2=CH2 + H2 →Ni CH3CH3 (καταλυτική υδρογόνωση αιθενίου), ή ισοδύναμα 2CH3Cl+2Na→CH3CH3+2NaCl (Wurtz).
2. n(C2H6) = 3 g / 30 g/mol = 0,1 mol.
3. Καύση: C2H6 + 7/2 O2 → 2CO2 + 3H2O.
4. n(CO2) = 2 × 0,1 = 0,2 mol.
5. V(CO2) = 0,2 mol × 22,4 L/mol = 4,48 L.

Απάντηση: 4,48 L CO2 (επαληθευμένο με κώδικα).

Πρόσεξε:

• Μοριακή μάζα αιθανίου (C2H6) = 30 g/mol.

Άσκηση 64 (σελ. 83)

Μίγμα όγκου 15 mL που αποτελείται από μεθάνιο και προπένιο αναφλέγεται με οξυγόνο. Μετά την ψύξη των αερίων της καύσης στη συνηθισμένη θερμοκρασία, βρίσκουμε ότι ο όγκος του αερίου που δεσμεύθηκε από διάλυμα NaOH είναι 35 mL. Αν οι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, να προσδιοριστεί η κατ' όγκον σύσταση του μίγματος των δύο υδρογονανθράκων.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Στις ίδιες συνθήκες T,P οι όγκοι είναι ανάλογοι των mol (νόμος Avogadro). Το NaOH δεσμεύει μόνο το CO2 (το H2O έχει ήδη συμπυκνωθεί με την ψύξη). Θέτουμε άγνωστους όγκους a (CH4) και b (C3H6) με a+b=15, και εξισώνουμε το CO2 που παράγει η καύση με τα 35 mL.

Λύση:

1. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (1 mol CH4 δίνει 1 mol CO2).
2. C3H6 + 9/2 O2 → 3CO2 + 3H2O (1 mol C3H6 δίνει 3 mol CO2).
3. a + b = 15.
4. CO2 = a·1 + b·3 = 35.
5. Από τις δύο εξισώσεις: a + 3(15-a) = 35 → 45 - 2a = 35 → a = 5, b = 10.

Απάντηση: 5 mL CH4 και 10 mL C3H6 (αναλογία 1:2, δηλαδή 33,3% CH4 - 66,7% C3H6 κατ' όγκο).

Πρόσεξε:

• Το NaOH δεσμεύει το CO2, όχι το H2O (που έχει ήδη υγροποιηθεί κατά την ψύξη σε συνηθισμένη θερμοκρασία).

Άσκηση 67 (σελ. 83)

Ποσότητα αιθανικού νατρίου συνθερμαίνεται σε κατάλληλες συνθήκες με επαρκή ποσότητα NaOH, οπότε παράγεται αλκάνιο. α. Γράψτε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης. β. Το αλκάνιο αντιδρά παρουσία φωτός με χλώριο, οπότε παράγονται 13,55 g μίγματος χλωρομεθανίου και διχλωρομεθανίου σε αναλογία mol 1:1. Πόσα γραμμάρια αιθανικού νατρίου έδρασαν αρχικά;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το αιθανικό νάτριο (CH3COONa) με αποκαρβοξυλίωση δίνει μεθάνιο. Κάθε μόριο CH3Cl που τελικά παραμένει ως προϊόν προήλθε από ένα μόριο CH4, και κάθε μόριο CH2Cl2 προήλθε επίσης από ένα (διαφορετικό) μόριο CH4 που υπέστη δύο διαδοχικές υποκαταστάσεις. Άρα το συνολικό CH4 που αντέδρασε = mol(CH3Cl) + mol(CH2Cl2).

Λύση:

1. α. CH3COONa + NaOH →(Θ) CH4 + Na2CO3.
2. β. Mr(CH3Cl) = 12+3+35,5 = 50,5. Mr(CH2Cl2) = 12+2+71 = 85.
3. Έστω m mol CH3Cl = m mol CH2Cl2 (αναλογία 1:1): m·50,5 + m·85 = 13,55 → m·135,5 = 13,55 → m = 0,1 mol.
4. Συνολικό CH4 που αντέδρασε = m(CH3Cl) + m(CH2Cl2) = 0,1 + 0,1 = 0,2 mol.
5. Από τη στοιχειομετρία 1:1 της (α): n(CH3COONa) = n(CH4) = 0,2 mol.
6. Mr(CH3COONa) = 2×12+3+2×16+23 = 82. Μάζα = 0,2 × 82 = 16,4 g.

Απάντηση: 16,4 g αιθανικού νατρίου (επαληθευμένο με κώδικα).

Πρόσεξε:

• Το CH2Cl2 «κρύβει» ένα ολόκληρο μόριο CH4 που έχει ήδη περάσει από το ενδιάμεσο CH3Cl — να μην μετρηθεί μόνο το εμφανές CH3Cl.