На олимпиадах и вступительных экзаменах в вузы предлагаются более сложные задачи, чем рассмотренные нами ранее. Обычно в них сочетаются различные типы расчетов – как по формулам веществ, так и по уравнениям реакций. Решение таких задач требует не только глубоких знаний химии, но и развитого логического мышления, владения алгебраическим аппаратом (системы уравнений с несколькими неизвестными, неравенства, степенные и логарифмические функции и т.п.).

Рассмотрим решение одной из таких задач.

Задача. При дегидрировании смеси циклогексана и циклогексена в бензол выделился водород массой, достаточной для полного восстановления 36,9 г нитробензола в анилин. Найти %-ный (по массе) состав исходной смеси, если известно, что такая же масса этой смеси может обесцветить 480 г 10%-ного раствора брома в CCl₄.

1. Определим m(Br₂) в растворе СCl₄:

m(Br₂) = m(раствора) • ω(Br₂) = 480 г • 0,1 = 48 г

2. Из углеводородов исходной смеси с Br₂ реагирует только циклогексен С₆Н₁₀, являющийся ненасыщенным соединением.

По уравнению этой реакции рассчитаем массу С₆Н₁₀.

ν(С₆Н₁₀) = ν(Br₂) = 0,3 моль
m(C₆Н₁₀) = ν(С₆Н₁₀) • M(С₆Н₁₀) = 0,3 моль • 82 г/моль = 24,6 г

3. Определим количество вещества Н₂, использованного на восстановление нитробензола:

  ν(Н₂) = 3ν(С₆Н₅NO₂) = 0,9 моль

4. Массу циклогексана рассчитаем из уравнений реакций дегидрирования углеводородов.

Из уравнения (2) следует, что x = ν(H₂) = 0,6 моль.

Тогда количество водорода, выделившегося в реакции (1) равно:

ν(Н₂) = 0,9 моль – 0,6 моль = 0,3 моль.


m(C₆H₁₂) = ν(C₆H₁₂) • M(C₆H₁₂) = 0,1 моль • 84 г/моль = 8,4 г

5. Определим массу исходной смеси углеводоров:

m(смеси) = m(C₆H₁₂) + m(C₆H₁₀) = 8,4 г + 24,6 г = 33,0 г

6. Рассчитаем массовые доли углеводородов в исходной смеси:

Ответ: ω(С₆Н₁₀) = 0,745 (74,5%);  ω(С₆Н₁₂) = 0,255 (25,5%)