номер 8, страница 120 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

8.Один из видов синтетических каучуков — бутилкаучук — характеризуется такими ценными свойствами, как высокая эластичность, химическая стойкость, газонепроницаемость. Он используется для изготовления автомобильных камер, мембран, прорезиненных тканей, электроизоляционных материалов и др. Бутилкаучук синтезируют путём совместной полимеризации 2-метилпропена (изобутилена) и изопрена. Макромолекулы бутилкаучука содержат звенья обоих мономеров.

а)Напишите структурные формулы мономерных звеньев бутилкаучука.

б)Бутилкаучук массой $26,22 \text{ г}$ может обесцветить $48 \text{ г}$ $5\%$-ного раствора брома в $\text{CCl}_4$. Рассчитайте, сколько мономерных звеньев изобутилена приходится на одно мономерное звено изопрена в бутилкаучуке.

а)Структурные формулы мономерных звеньев бутилкаучука:
Сополимер образуется из 2-метилпропена (изобутилена) и изопрена (2-метилбутадиена-1,3). При полимеризации раскрываются кратные связи мономеров:
1. Звено 2-метилпропена (изобутилена):
$-\left[ -\text{CH}_2-\text{C}(\text{CH}_3)_2- \right]-$
2. Звено изопрена (при 1,4-присоединении):
$-\left[ -\text{CH}_2-\text{C}(\text{CH}_3)=\text{CH}-\text{CH}_2- \right]-$

Дано:
$m(\text{каучука}) = 26{,}22\text{ г}$
$m(\text{р-ра Br}_2) = 48\text{ г}$
$\omega(\text{Br}_2) = 5\% = 0{,}05$
$M(\text{Br}_2) = 160\text{ г/моль}$
$M(-\text{C}_5\text{H}_8-) = 68\text{ г/моль}$ (звено изопрена)
$M(-\text{C}_4\text{H}_8-) = 56\text{ г/моль}$ (звено изобутилена)

Найти:
$N(\text{изобутилен}) : N(\text{изопрен})$

Решение:

1. Найдём массу и количество вещества чистого брома, вступившего в реакцию:

$$m(\text{Br}_2) = m(\text{р-ра}) \cdot \omega(\text{Br}_2) = 48\text{ г} \cdot 0{,}05 = 2{,}4\text{ г}$$

$$n(\text{Br}_2) = \frac{m(\text{Br}_2)}{M(\text{Br}_2)} = \frac{2{,}4\text{ г}}{160\text{ г/моль}} = 0{,}015\text{ моль}$$

2. В макромолекуле бутилкаучука звенья изобутилена являются предельными и с бромом в данных условиях не реагируют. Реакция присоединения брома протекает исключительно по двойным связям изопреновых звеньев в соотношении $1:1$:

$$-\text{CH}_2-\text{C}(\text{CH}_3)=\text{CH}-\text{CH}_2- + \text{Br}_2 \rightarrow -\text{CH}_2-\text{C}(\text{CH}_3)\text{Br}-\text{CHBr}-\text{CH}_2-$$

Следовательно, количество изопреновых звеньев равно количеству израсходованного брома:
$$n(\text{изопрена}) = n(\text{Br}_2) = 0{,}015\text{ моль}$$

3. Вычислим массу изопреновых звеньев в образце бутилкаучука:

$$m(\text{изопрена}) = n(\text{изопрена}) \cdot M(\text{изопрена}) = 0{,}015\text{ моль} \cdot 68\text{ г/моль} = 1{,}02\text{ г}$$

4. Найдём массу и количество вещества звеньев изобутилена:

$$m(\text{изобутилена}) = m(\text{каучука}) - m(\text{изопрена}) = 26{,}22\text{ г} - 1{,}02\text{ г} = 25{,}20\text{ г}$$

$$n(\text{изобутилена}) = \frac{m(\text{изобутилена})}{M(\text{изобутилена})} = \frac{25{,}20\text{ г}}{56\text{ г/моль}} = 0{,}45\text{ моль}$$

5. Найдём соотношение числа мономерных звеньев изобутилена и изопрена:

$$\frac{N(\text{изобутилена})}{N(\text{изопрена})} = \frac{n(\text{изобутилена})}{n(\text{изопрена})} = \frac{0{,}45}{0{,}015} = 30$$

Ответ: на одно мономерное звено изопрена приходится 30 мономерных звеньев изобутилена.