Problemas de 2º Química Orgánicachopo.pntic.mec.es/jmillan/pr_org.pdf · 2018-11-24 · El 1,1,2,2-tetrafluroeteno se polimeriza a teflón por un mecanismo de adición. 8. a) A

IES REY FERNANDO VI SAN FERNANDO DE HENARES DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA

Problemas de 2º Química

Orgánica

Profesor : Jesús Millán Crespo Grupo : Química 2º de Bachillerato Fecha : 23 de septiembre de 2010

Orgánica Problemas resueltos

Orgánica 1. Las Siguientes reacciones son las de obtención de los polímeros: Nylon (poliester), Neopreno y polietileno. a) Identifique cada uno de ellos. b) Justifique si son polímeros de adición o de condensación. e) Nombre cada uno de los grupos funcionales que aparecen en sus moléculas. d) ¿Dependen las propiedades de la longitud de la cadena? ¿y del grado de entrecruzamiento?

Solución: a) I Se trata de una reacción de polimerización del poliestireno. II Es la reacción de polimerización del naylon. III es la reacción de polimerización del neopreno. b) I y III son polímeros de adición al doble enlace. II es un polímero de condensación. c) En I solo aparecen dobles enlaces. En II es una reacción de esterificación en la que un ácido más alcohol produce éster más agua. En la III las únicas fundones orgánicas son el doble enlzace y el halógeno. d) Si, dependiendo de la longitud de la cadena se alcanzan mayores pesos moleculares y cambian sus propiedades. Si, el entrecruzamiento, debido a interacciones intra e intermoleculares modifica y puede mejorar las propiedades mecánicas. 2. Clasifique las siguientes reacciones según el tipo al que pertenecen y justifique la respuesta:

Solución: a) Reacción de SUSTITUCIÓN ELECTRÓFILA. El bromo ataca al anillo aromático y sustituye a un hidrógeno.


b) Reacción de ELIMINACIÓN. Un deshidratante enérgico como el ácido sulfúrico elimina agua de la molécula y se forma el doble enlace. c) Reacción de ADICIÓN ELECTRÓFILA. El enlace triple es atacado por el haluro de hidrógeno adicionándose a la molécula y formándose un doble enlace. d) Reacción de SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA. El carbono positivo cercano al OH es atacado por el ion halogenuro que sustituye al OH formando el haluro de alquilo. 3. Un hidrocarburo etilénico A da, por oxidación con KMnO4, acetona y un ácido monocarboxílico B de masa molecular 74. Determine: a) La masa molecular de A y la fórmula de B. b) ¿Qué volumen de oxígeno a 1 atm y 25 °C se consumiría en la combustión completa de un mol de hidrocarburo A? Datos: R = 0,082 atm·1·mol-l·K-1. Masas atómicas: C = 12,0; H = 1,0. Solución: El compuesto A tiene que tener un doble enlace de modo que al oxidarse produzca acetona y un ácido. Las reacciones que se producen son las siguientes:

El ácido monocarboxílico B, de peso molecular 74, es el ácido propanoico. El compuesto A es el 2-metil-2-penteno de masa molecular 84 b) La combustión del hidrocarburo A es: 6 12 2 2 29 6 6C H O CO H O+ → + Un mol de A, en su combustión, consume 9 moles de oxígeno.

21 9 0,082 298 220 L de OP V n R T V V⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ = 4. Diga si las siguientes reacciones son de adición, de eliminación o de sustitución y justifique la respuesta teniendo en cuenta los grupos funcionales de reactivos y de productos: - Obtención de alquenos a partir de alcoholes. - Obtención de derivados halogenados aromáticos a partir del benceno. - Obtención de ésteres por reacción de alcoholes con ácidos. - Obtención de derivados halogenados saturados a partir de alquenos. Solución: - Alcoholes → Alquenos + 2H O . Se trata de una reacción de eliminación de agua con un deshidratante enérgico como el ácido sulfúrico 2 4H SO . - Benceno + 2X → derivado halogenado + HX . Se trata de una reacción de sustitución electrófila. - Alcohol + ácido orgánico → éster + agua. Se trata de una reacción de esterificación. - Alqueno + HX → derivado halogenado. Se trata de una reacción de adicion electrófila al doble enlace. 5. Razone: a) Si los hidrocarburos saturados pueden adicionar átomos de halógeno. b) Si los hidrocarburos etilénicos dan reacciones de adición con los halogenuros de hidrógeno.


c) Cuántas moléculas de Bromo podría adicionar un hidrocarburo lineal de fórmula C6H6. d) Formular y nombrar el derivado trihalogenado más probable del benceno. Justifique la respuesta. Solución: a) No. Un hidrocarburo saturado no tiene enlaces múltiples y no puede adicionar ninguna molécula. b) Si. Los hidrocarburos etilénicos son hidrocarburos insaturados que tienen al menos un doble enlace y pueden adicionar moléculas de haluro de hidrógeno.

2 2 3 2CH CH HCl CH CH Cl= + → − c) El hidrocarburo de cadena lineal 6 6C H presenta cuatro instauraciones y puede adicionar una molécula de 2Br por cada instauración, d) El derivado trihalogenado más probable del benceno será el 1,3,5-triclorobenceno. La reacción de halogenación del benceno transcurre por un mecanismo de sustitución electrófila y en este proceso se forma un carbocatión inestable que se estabiliza por resonancia. Teniendo en cuenta los dobles enlaces alternos del anillo bencénico las posiciones más estables de una carga positiva por resonancia son 1, 3 y 5. 6. a) Complete las siguientes reacciones: 1. CH2=CH2 + HCl → 2. CH2 = CH2 + Cl2 → 3. CH ≡ CH + H2 → 4. CH4 + O2 → b) Razone si las mismas pueden catalogarse como redox y cual de los reactivos sería el oxidante y cual el reductor, indicando los números de oxidación del carbono en reactivos y productos. Solución: Las tres primeras son reacciones de adición y la última es de combustión. 1. CH2=CH2 + HCl → CH3-CH2Cl 2. CH2 = CH2 + Cl2 → CH2Cl-CH2Cl 3. CH ≡ CH + H2 → CH3-CH3 4. CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O b) Sería necesario saber el número de oxidación del C en los compuestos orgánicos1. - La primera no es redox. - En la segunda el oxidante es el Cl2 (que pasa de 0 a -1) y el reductor es el etileno. - En la tercera el reductor es el H2 (que pasa de 0 a +1) y el oxidante es el acetileno. - En la cuarta el oxidante es el O2 (que pasa de 0 a -2) y el reductor es el metano. 7. Dadas las siguientes estructuras poliméricas: Policloruro de vinilo; Teflón (tetrafluoretileno); Cloropreno (Neopreno); Silicona y Poliéster. R F F │ │ │ (-CH2-CH-)n; (-CH2-C=CH-CH2-)n; (R-O-C-R-C-O-)n; (-Si-O-)n; (-C - C-)n; │ │ ║ ║ │ │ │ 1 Nota: Para calcular el número de oxidación de un átomo de carbono en una molécula orgánica. a) No se consideran los enlaces con otros carbonos b) Se suma (-1) por cada enlace del C con un H o con átomos menos electronegativos. c) Se suma (+1) por cada enlace del carbono con otro átomo más electronegativo. d) Los enlaces dobles se cuentan dos veces y los triples tres veces.


Cl Cl O O R F F a) Asocie cada una de ellas con su nombre y escriba cuales son polimeros elastómeros y cuales termoplásticos. b) Enumerar, al menos un uso doméstico o industrial de cada una de ellas. c) Señale al menos dos polímeros cuyo mecanismo o polimerización sea por adición. Solución: a) Los nombres de los distintos polímeros y sus propiedades son:

Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. Los elastómeros son aquellos polímeros que muestran un comportamiento elástico. b) PVC: tubos de fontanería, ventanas etc. Cloropreno o neopreno: trajes de buzo o trajes para deportes acuáticos en general Poliéster: fibras textiles. Silicona: material de relleno, pegamento, aislante etc. Teflón: como material resistente a la temperatura y a la corrosión, recubrimiento de sartenes. c) El cloruro de vinilo se polimeriza a cloruro de polivinilo por un mecanismo de adición. El 2-cloro-1,3-butadieno se polimeriza a neopreno por un mecanismo de adición. El 1,1,2,2-tetrafluroeteno se polimeriza a teflón por un mecanismo de adición. 8. a) A una muestra de 100 g de un hidrocarburo lineal C4H2 (A) se le adiciona hidrógeno. Calcule el volumen de hidrógeno medido a 700 mm Hg de presión y a una temperatura de 50 °C que habría reaccionado si el producto obtenido fuese C4H6 (B). b) Calcule cuantos moles de ácido bromhídrico habría que añadir al C4H6 obtenido para que desaparezcan totalmente los dobles enlaces (C). c) Formule y nombre los productos A, B y C y escriba las reacciones que tienen lugar en los apartados a) y b). Datos: Masas atómicas C = 12; H = 1 Solución: a) Se plantea la ecuación de hidrogenación:

Cloruro Cloropreno o Poliéster Silicona Tetrafluoroetileno de polivinilo Neopreno o Teflón Termoestable Elastómero Termoplástico Elastómero Termoplástico R F F │ │ │ (-CH2-CH-)n; (-CH2-C=CH-CH2-)n; (R-O-C-R-C-O-)n; (-Si-O-)n; (-C - C-)n; │ │ ║ ║ │ │ │ Cl Cl O O R F F


4 2 2 4 6

4 2

2

100 ?

100

C H H C H

g

g C H

+ →

4 21 mol C H

4 250 g C H2

4 2

21

mol Hmol C H 2

2

2

700 1 0,082 323 28,76 de 760

mol H

PV nRT V V L H

=

= ⇒ = ⋅ ⋅ ⇒ =

b) Ahora la reacción de adición de HBr 4 6 4 2 8

4 2 4 6

4 6 4 2 8

2Se tenía un mol de , que se hidrogena parcialmente hasta un mol de .

Un mol de , reacciona con un 2 moles de para formar un mol de .

C H HBr C Br HC H C H

C H HBr C Br H

+ →

c) El compuesto A solo puede ser: el butadiino CH C C CH≡ − ≡ . El compuesto B será: el butadieno 2 2CH CH CH CH= − = Y el compuesto C será: 2,3-dibromobutano 3 3CH CHBr CHBr CH− − − 9. Escriba las reacciones completas de: a) Deshidratación del etanol. b) Sustitución del OH del etanol por un halógeno. c) Oxidación del etanol. d) Acido acético con etanol. Solución:

2 4

4

3 2 2 2 2

3 2 3 2 2

3 2 2

3 2 3 3 2 3

)

)

))

H SO

KOH

KMnO

a CH CH OH CH CH H Ob CH CH OH HX CH CH X H Oc CH CH OH CH COOHd CH COOH HOCH CH CH COOCH CH

→ +

+ → +

→

+ →

10. Predecir los productos para cada una de las siguientes reacciones formulando y nombrando los compuestos que intervienen: a) Propeno + HCl →

b) 2-Buteno + H2O + H2SO4 → c) Benceno + Br2 + FeBr3 →

d) 1-Bromo-3-metilbutano + NaOH → Solución:

2 2 4

2 3 3 3

3 3 3 2 3

) Adición electrófila propeno 2-cloropropano

) 2-buteno

H O H SO

CH CH CH HCl CH CHCl CHa

CH CH CH CH CH CH CHOH CHb

+

= − + → − −

− = − → − − −

32( )

2 2 3 2 2 3

3

Adición electrófila 2-butanol

) Sustitución electrófila

d)

FeBrg

NaOH

c Benceno Br Bromobenceno HBrCH Br CH C H CH CH OH CH C H CH

CH

+ → +

− − − → − − −

3 Sustitución nucleofíla1-bromo-3-metilbutano 3-metilbutanol

CH


11. a) Escriba las fórmulas (semidesarrolladas) de los siguientes compuestos: 3-metil-l-clorobutano; 3-metil-1-pentino; 2-metil-2-propanol; 2,4-pentanodiona b) Utilizando algunos de los compuestos anteriores escriba un ejemplo de reacción de sustitución, otro de eliminación y otro de adición. Solución:

CH Cl-CH -CH-CH2 2 3

CH3

CH C-CH-CH -CH2 3

CH3

CH -COH-CH -CH -CH3 2 2 3

CH3

CH -CO-CH -CO-CH3 2 3

3-metil-1-clorobutano 3-metil-1-pentino 2-metil-2propanol 2,4-pentadiona

b)

a)

CH Cl-CH -CH-CH2 2 3

CH3+ KOH

CH OH-CH -CH-CH2 2 3

CH3+ KCl Sustitución

CH -COH-CH -CH -CH3 2 2 3

CH3

H SO2 4 CH -C=CH-CH -CH3 2 3

CH3

+ H O2 Eliminación

CH C-CH-CH -CH2 3

CH3

+ HClCH =CCl-CH-CH -CH2 2 3

CH3

Adición

12. Al quemar 2,34 g de un hidrocarburo se forman 7,92 g de dióxido de carbono y 1,62 g de vapor de agua. A 85 °C y 700 mm de Hg de presión, la densidad del hidrocarburo gaseoso es 2,45 g/l. a) Determine la masa molecular y la fórmula de dicho hidrocarburo. b) ¿Qué volumen de oxígeno gaseoso a 85 °C y 700 mm de Hg de presión, se necesita para quemar totalmente los 2,34 g de este hidrocarburo? Datos: Masas atómicas: O = 16,0; C = 12,0 e H = 1. Solución: a) Antes de calcular la fórmla molecular se calcula la fórmula empírica.

127,92 2,16 g de C442,34 y como no sobra nada no hay O21,62 0,18 g de H

18Para determinar la fórmula

En g de hidrocarburo hay

× = × =

empírica se calcula la relación entre moles de ambos átomos.2,162,16 g de C son 0,18 moles de C ambos átomos estan en la proporción 1:1 12

y la fórmula empírica es 0,180,18 g de H son 0,18 moles de H1

=

= n(CH)

Para determinar la fórmula molecular (que debe ser múltiplo de la fórmula empírica), se calcula la masa molecular a partir de la ley de los gases ideales.

2, 45PV nRT P PM dRT PMm dRTPV RT PM

PM P

= ⋅ = =

= =

6 6

0,082 35878,087 6700 / 760

1378,087

y la fórmula molecular es: C la del benceno.

nPM

H

⋅ ⋅⇒ = =

=


6 6 2 2 2

6 6

b) La combustión de un mol de benceno tiene lugar según la reacción:15 6 32

2,3 g ?

2,3 g

C H O CO H O

C H

+ → +

6 61 mol

C H

6 678 g C H215/2 moles O

6 61 mol C H2

2

31,87 L 1 mol

OO 2 = 7,05 L de O

13. a) Complete y formule la siguiente secuencia de reacciones y nombre los compuestos obtenidos: 1) Propeno + HBr → 2) l-Propanol en medio ácido sulfúrico concentrado → 3) l-Bromopropano + NaOH → b) Calcule los gramos de propeno que reaccionarían con hidrógeno, para dar 100 litros de propano en condiciones normales, suponiendo que el rendimiento de la reacción es del 60 %. Datos: Masas atómicas: C =12,0; H = 1,0 Solución:

2 4

2 3 3 3

2 2 3 2 3 2

a) Las reacciones que tienen lugar son:1) CH CH (2-bromopropano)

2) CH CH (propeno y agua)

HBr

H SO

CH CH CHBr CHOH CH CH CH CH H O= − → − −

− − → = − +

Z

2 2 3 2 2 3

2 3 2 3 2 3

3) CH CH (1-propanol y bromuro de sodio)b) La reacción de hidrogenación del propeno es:CH CH 60%

NaOHBr CH CH OH CH CH NaBr

CH CH H CH CH

− − → − − +

= − + → − −

100 LEl propano y el propeno son gases y un mol de propeno produce un mol de propano.

100100 L propano o propeno60

×1 mol propeno

22,4 L propeno

42 g propeno1 mol propeno

= 312,5 g propeno

14. a) Formule y nombre todos los posibles hidrocarburos de fórmula C5H10 que sean isómeros de cadena abierta. b) Escriba las reacciones que tendrán lugar al adicionar HBr a cada uno de los isómeros de cadena lineal (no ramificada) del apartado a). Solución: a) Los isómeros de cadena abierta son:

2 2 3 2 32 2 2 3 | |

3 31-penteno

2-metil-1-buteno 3-metil-1-buteno

CH C CH CH CH CH CH CHCH CH CH CH CH

CH CH

= − − = − −= − − −

3 2 33 2 3 |

32-penteno

2-metil-2-buteno

CH C CH CH CHCH CH CH CH CH

CH

− = − −− = − −


2 2 2 3 3 2 2 3

3 2 3 3 2 2 3

b) Reacciones de adición con el son: (2-bromopentano)

(3-bromopentano)

HBr

HBr

HBrCH CH CH CH CH CH CHBr CH CH CHCH CH CH CH CH CH CH CHBr CH CH

= − − − → − − − −

− = − − → − − − −

3 2 2 3 (2-bromopentano)CH CHBr CH CH CH+ − − − − 15. En condiciones adecuadas, el 1,1,2,2-tetrafluoreteno se polimeriza dando politetrafluoroetileno (teflón), un polímero muy usado como revestimiento antiadherente para utensilios de cocina. a) Formule la reacción de la polimerización. b) Justifique si se trata de una polimerización por adición o por condensación. c) Razone si el polímero es un homopolímero o un copolímero. d) Las propiedades físicas del polímero se deben sobre todo al elevado porcentaje de flúor que contiene el monómero, ¿cuál es dicho porcentaje? Masa atómicas: C = 12,0, F = 19,1 Solución: a) La reacción de polimerización del 1,1,2,2-tetrafluoro eteno es:

F C=CF2 2 C CFF

F F

n

Teflónb) Es una reacción de adición al doble enlace.c) Es un homopolímero, solo interviene un monómero en el compuesto.d) Porcentaje de flúor en el teflón:

19,1 4 100 76,1% de F19,1 4 12 2

⋅× =

⋅ + ⋅

16. Indica de qué tipo son las reacciones siguientes y nombra los compuestos orgánicos que intervienen en las mismas. a) CH CH + HBr 3 ≡ →− = −CH CH CBr CH 3 2 2

d) CH CH + Cl 3 2− = →CH CH CHCl CH Cl 2 3 2− −

b) CH OH CH 3 2 →− − − − = −CH CH CH CH CH CH 2 3 3 3

H SO2 4

c)

CH3

→HNO3

H SO2 4

CH3NO2

CH3

NO2

+

Solución: a) propino + bromuro de hidrógeno → 2-bromopropeno (reacción de adición) b) 2-butanol + ácido sulfúrico → 2-buteno (reacción de eliminación) c) tolueno + ácido nítrico y ácido sulfúrico → o-nitrotolueno + p-nitrotolueno (reacción de sustitución) d) propeno + cloro → 1,2-dicloropropano (reacción de adición)


17. El ácido adípico (hexanodioico), es una de las materias primas que se utilizan en la fabricación del nylon, se obtiene comercialmente oxidando el ciclohexano con oxígeno, formándose también agua. a) Formule y ajuste la reacción correspondiente. b) Si se utilizan 50,0 g de ciclohexano, ¿qué cantidad teórica de ácido adípico debería obtenerse? c) Si en la reacción anterior se obtienen 67,0 g de ácido adípico. ¿Cuál es el rendimiento de la reacción? Datos: Masas atómicas: C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0. Solución:

6 12 2 2 4 2

6 12

a) Reacción de oxidación del cicloexano con oxígeno para dar el ácido adípico (hexanodioico).5 ( )2

b) A partir de 50 g de cicloexano se obtienen:

50 g

C H O HOOC CH COOH H O

C H

+ → − − +

6 121 mol C H×

6 1284 g C H6 4 101 mol C O H

×6 121 mol C H

6 4 10

6 4 10

146 g 1 mol

C O HC O H

× 6 4 1086,9 g

c) El rendimiento de la reacción será:67= 100 77,1%

86,9

C O H

η η

=

× ⇒ =

18. Complete las siguientes reacciones orgánicas, formulando y nombrando los reactivos y los productos obtenidos en cada caso: a) ácido etanoico + l-propanol (en medio ácido sulfúrico) b) 2-butanol + ácido sulfúrico c) 2-buteno + bromuro de hidrógeno d) 2-clorobutano + hidróxido de potasio (en medio etanólico) Solución:

2 4

3 2 2 3 3 2 2 3

3 2 3 3 3 2

a) ácido acético propanol acetato de propilo o etanoato de propilob) CH CH 2-b

H SO

CH COOH HOCH CH CH CH COO CH CH CH

CH CHOH CH CH CH CH H O

− + − − → − − − −

− − − → − = − +

3 3 3 2 3

utanol 2-buteno Se forma mayoritariamente el alqueno más sutituido según la regla de Saytzeff.c) CH +HBr CH 2-buteno

CH CH CH CH CHBr CH− = − → − − −

3 23 2 3 3 2 3

2-bromobutanod) CH +KOH CH 2-clorobutano 2-butanol

CH CH OHCH CHCl CH CH CHOH CH KCl− − − → − − − +

19. Conteste a cada uno de los siguientes apartados, referidos a compuestos de cadena abierta: a) ¿Qué grupos funcionales pueden tener los compuestos de fórmula molecular CnH2n+2O? b) ¿Qué compuestos tienen por fórmula molecular CnH2n-2? c) Escriba las fórmulas semidesarrolladas y nombre todos los compuestos de fórmula molecular C3H8O. d) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los compuestos etilamina y etanamida (acetamída). Solución:


a) Al no tener instauraciones2 solo puede ser alcohol o éter. b) Los hidrocarburos saturados, aliciclicos de cadena abierta, los alcanos. c) CH3CH2CH2OH 1-propanol; CH3CHOHCH3 2-propanol; CH3-O-CH2CH3 metiletiléter; d) CH3CH2NH2 etilamina; CH3COONH2 etanamida. 20. Al tratar 2-buteno con ácido clorhídrico se obtiene un compuesto A de fórmula C4H9Cl. Al tratar este compuesto A con hidróxido potásico se obtiene un producto B de fórmula C4H10O, que por reacción con ácido sulfúrico en caliente origina dos compuestos de fórmula C4H8, siendo el producto mayoritario el 2-buteno. a) Escriba las reacciones de la secuencia que se indica en el problema y nombre todos los compuestos orgánicos implicados. b) Calcule los gramos de B que se obtendrían a partir de 1,5 gramos de 2-buteno, sabiendo que en la formación de A el rendimiento ha sido del 67 % y en la formación de B, del 54 %. Masas atómicas: C = 12,0; H = 1,0; O =16,0. Solución: a) Las reacciones que se indican son: CH -CH=CH-CH + HCl3 3 CH -CH-CH -CH3 2 3

Cl2-butenoA 2-clorobutano

CH -CH-CH -CH + KOH3 2 3

Cl

CH -CH-CH -CH3 2 3

OHB 2-butanol

CH -CH-CH -CH + H SO 3 2 3 2 4

OH∆

CH =CH-CH -CH2 2 3 C 2-buteno

CH -CH=CH-CH3 3 D 1-buteno

100% 100%4 8 4 9 4 10

67% 54%4 8 4 9 4 10

4 8 4 10 4 104 8

4 8 4 8 4 10

b) 1 1 1

1 0,67 0,3618 1 0,3618 74

1,5 0,717 56 1 1

mol C H mol C H Cl mol C H Omol C H mol C H Cl mol C H O

mol C H mol C H O g C H Og C H gg C H mol C H mol C H O

→ →

→ →

× × × = 4 10 C H O

21. a) Complete las siguientes reacciones: 1. CH -CH-CHCl-CH + NaOH 3 3

CH3

?

2. CH =CH-CHBr-CH + NaOH2 3 ?

3. CH -C C-CH + Cl (exceso)3 3 2≡ ?

4. CH -CH-CHOH-CH + + calor3 3 H SO2 4

CH3

?

b) Nombre los reactivos y productos orgánicos de cada una de las reacciones. c) Indique en cada caso el tipo de reacción de que se trata. Solución:

2 Calculo del número de instauraciones:

0 0(2 2)2

C Hins

n nn + −=


3 3 3 3 3 3

2 3 2 3

( ) ( ) (Sustitución)1)

2-cloro-3-metilbutano 3-metil-2-butanol (Sus

2)

CH CH CH CHCl CH NaOH CH CH CH CHOH CH NaCl

CH CH CHBr CH NaOH CH CH CHOH CH NaBr

− − − + → − − − +

= − − + → = − − +

3 3 2 3 2 2 3

titución) 3-bromo-1-buteno 3-buten-2-ol

( ) (Adición)3)

2-butino 2,2,3,3CH C C CH Cl exceso CH CCl CCl CH− ≡ − + → − − −

3 3 3 2 4 3 3 3

-tertaclorobutano

( ) ( ) (Elimicación)4) 3-metil-2-butanol 3-metil-2-buteno

calorCH CH CH CHOH CH H SO CH C CH CH CH− − − + → − = −

22. Las poliamidas, también llamadas nailones, poseen una gran variedad de estructuras. Una de ellas, el nailon 6,6 se obtiene a partir del ácido hexanodioico y de la 1,6-hexanodiamina siguiendo el esquema que se indica a continuación:

n (ácido hexanodioico) + n (1,6-hexanodiamina) → Poliamida + 2n H20 a) Formule los compuestos que aparecen en la reacción. b) ¿Qué tipo de reacción química se da en este proceso? c) ¿Qué otro tipo de reacción de obtención de polímeros sintéticos conoce? Ponga un ejemplo de uno de estos polímeros y mencione alguna aplicación del mismo. Solución: a) La reacción que se produce es:

[ ][ ]

2 4 2 2 2 4 2 2

2 4 2 2 4 2 2 4 2

2 ( ) ( )

( ) ( ) ( ) 2n

n HOOC CH COOH H N CH CH CH NH

O CO CH CO NH CH CH CH NH CO CH CO H O

− − + − − − − →

− − − − − − − − − − − − − +

b) Las poliamidas se producen por condensación de moléculas diferenctes, acidos y aminas eliminando alguna molécula de agua. c) la polimerización del PVC (cloruro de polivinilo), en este caso por adición. Es un material termoplástico (con el calor se deforma), duro y fuerte ase utiliza actualmente como sustituto de la carpintería de aluminio y en tuberías. Su uso se está limitando en diversos países por sus problemas medioambientales derivados de la presencia del cloro y del hecho de que muchos plásticos se acaben incinerando.

[ ] [ ]2 2 nn CH CHCl CH CHCl= →− − − 23. Si se somete al hidrocarburo C10H18 a combustión completa: a) formule y ajuste la reacción de combustión que se produce b) calcule el número de moles de O2 que se consumen en la combustión completa de 276 g de hidrocarburo c) determine el volumen de aire, a 25 °C y 1 atm, necesario para la combustión completa de dicha cantidad de hidrocarburo. Datos.- R = 0,082 atm·L·.mol-1·K-1; Masas atómicas: H = 1,0, C = 12,0 Considere que el aire en las condiciones dadas contiene el 20 % en volumen de oxígeno. Solución: a) La reacción de combustión del hidrocarburo es:

10 18 2 2 229 10 92

C H O CO H O+ → +


b) A partir de la estequiometria de la reacción:

10 18 2 2 2

10 18

29 10 92

276 g ? moles

276 g

C H O CO H O

C H

+ → +

10 181 mol C H×

10 18138 g C H2

10 18

29 / 2 mol 1 mol

OC H

× 229 moles O=

c) para determinar la cantidad de aire:

229 moles O 20,082 298 L O⋅×

2

1 moles O 2

100 L aire 20 L O

× 3543, 2 L aire=

24. Escriba el nombre de los compuestos que se indican a continuación: a) CH3-CH2-COOCH3 b) CH3-CH2-CO-CH2-CH3 c) CH3-CHOH-CH2-CH=CH2 d) CH3-CH2-NH2 e) CH3-CONH2 f) CH2=CH-CH2-CH=CH2 g) CH3-O-CH2-CH3 h) C6H5-COOH Solución: a) propanoato de metilo b) 3-pentanona c) 4-penten-2-ol d) etilamina e) etanamida o acetamida f) 1,4-pentadieno g) etil metil éter h) ácido benzoico 25. Considere el siguiente compuesto orgánico: CH2=CH -CH –CH2-CH2OH │ CH3 a) Escriba su nombre sistemático. b) Plantee y formule una posible reacción de eliminación, en donde intervenga este compuesto. c) Plantee y formule una reacción de adición a su doble enlace. d) Plantee y formule una reacción de sustitución en donde intervenga este compuesto. Solución: a) 3-metil-4-penten-1-ol b) En medio de ácido sulfúrico los alcoholes se deshidratan produciendo olefinas.

2 42 2 2 2 2 2

3 3

3-metil-3-penten-1-ol 3-metil-1,4-pentadieno + agua

H SOCH CH C H CH CH OH CH CH C H CH CH H O

CH CH

= − − − = − − = +→

→

c) Los alquenos dan lugar a reacciones de adición al doble enlace con hidrógeno produciendo el alcano, con halógenos o halogenuros de hidrógeno produciendo derivados halogenados.

2 2 2 3 2 2

3 3

(Markownikoff)

3-metil-4-penten-1-ol + bromuro de hidrógeno 4-bromo-3-metil-1-pentanol

CH CH C H CH CH OH CH C H C H CH CH OHHBr

CH Br CH

= − − − − − − −+ →

→

d) Los alcoholes producen reacciones de sustitución con reactivos nucleófilos en medio ácido.


2 2 2 2 2 2 2 2

3 3

O

3-metil-4-penten-1-ol + bromuro de hidrógeno 5-bromo-3-metil-1-penteno + agua

HCH CH C H CH CH OH CH CH C H CH CH Br H

HBrCH CH

+= − − − = − − − +

+ →

→

Esta última reacción compite con la anterior. 26. Considere las siguientes moléculas:

CH3-CHOH-CH3; CH3-CO-CH3; CH3-COO-CH3; CH3-CO-NH2 a) Escriba sus nombres e identifique los grupos funcionales. b) ¿Cuáles de estos compuestos darían propeno mediante una reacción de eliminación? Escriba la reacción. Solución: a) CH3-CHOH-CH3 2-propanol grupo funcional alcohol

CH3-CO-CH3 propanona grupo funcional cetona CH3-COO-CH3 etanoato de metilo grupo funcional éster CH3-CO-NH2 etanoamida grupo funcional amida

b) Los alcoholes dan olefinas por reacciones de eliminación utilizando ácido sulfúrico como deshidratante.

2 43 3 2 3

2- propanol propeno

H SOCH CHOH CH CH CH CH− − → = −

27. Complete y formule las siguientes reacciones orgánicas, indique en cada caso de qué tipo de reacción se trata y el nombre los productos obtenidos en cada una de ellas. a) ácido propanoico + etanol + H+ → b) 2-metil-2-buteno + ácido bromhídrico → c) l-bromobutano + hidróxido de potasio → d) propino + hidrógeno (exceso) + catalizador → Solución:

3 2 3 2 3 2 2 3

3 2 3 2 2

3 3

a) esterificación ácido propanoico etanol propanoato de etilo

b) adic

HCH CH COOH CH CH OH CH CH COOCH CH

CH C CH CH CH C Br CH CHHBr

CH CH

+

− + → −

− = − − − −+ →

2 2 2 3 2 2 2 3

ión (Markonikov)

2-metil-2-buteno 2-bromo-2-metilbutanoc) sustitución 1-bromobutano potasa 1-

CH Br CH CH CH KOH CH OH CH CH CH KBr− − − + → − − − +

23 3 2 3

butanol bromuro de potasiod) adición propino propano

HcatalizadorCH C CH CH CH CH≡ − → − −

28. La fórmula molecular C4H8O2 ¿a qué sustancia o sustancias de las propuestas a continuación corresponde? Justifique la respuesta escribiendo en cada caso su fórmula molecular y desarrollada. a) Ácido butanoico. b) Butanodial. c) 1,4-butanodiol.


d) Ácido 2-metilpropanoico Solución:

3 2 2 4 8 2

2 2 4 6 2

2 2 2 2

a) ácido butanoico b) butanodial c) 1.4-butanodiol

CH CH CH COOH C H OHOC CH CH CHO C H OCH OH CH CH CH OH

− − −− − −

− − − 4 10 2

3 4 8 2

3

d) ácido 2-metilpropanoico

C H OCH C H COOH C H O

CH

− −

Corresponde a la formula a) y d). 29. Formule las reacciones orgánicas que se proponen a continuación. Indique el tipo de reacción que participa en cada caso y nombre todos los compuestos orgánicos formados en ellas.

2 4

2

a)b) 1c) 2d) 2

H SO y calor

HCl

NaOH

catalizador

PropanolButenocloropropano

Propino H

→

− →

− →

+ →

Solución: 2 4

3 2 2 3 2a) Eliminación propeno

H SO y calorCH CH CH OH CH CH CH− − → − =

3 2 2 3 2 3

3 3 3 3

b) Adición 2-clorobutanoc) Sustitución

HCl

NaOH

CH CH CH CH CH CH CHCl CH

CH CHCl CH CH CHOH CH

− − = → − − −

− − → − −

3 2 3 2 3

2-propanold) 2 Adición propano

catalizadorCH C CH H CH CH CH− ≡ + → − −

30. El etanoato de etilo (acetato de etilo) se produce industrialmente para su utilización como disolvente. a) Escriba la reacción de esterificación para obtener etanoato de etilo. b) Sabiendo que se trata de un equilibrio químico, indicar cómo se podría aumentar el rendimiento de la producción de dicho éster. c) ¿Pueden obtenerse polímeros o macromoléculas con reacciones de esterificación? Mencione algún ejemplo de aplicación industrial. d) Explique si existe efecto mesómero en el grupo funcional del etanoato de etilo. Solución: a) La reacción de esterificación es la reacción de un ácido con un alcohol para formar el éster:

3 3 2 3 2 3 2CH COOH CH CH OH CH COOCH CH H O→+ +←

b) Aumentando la concentración de ácido o/y alcohol o eliminando el éster y/o el agua formados. c) Con polialcoholes y poliácidos. Por ejemplo el PET, polietilenglicoltereftalalato.


d) Se dice que un compuesto presenta efecto mesómero cuando pueden escribirse varias estructuras resonantes que en conjunto justifican el comportamiento químico de la molécula. Y el grupo éster presenta varias estructuras resonantes y por tanto presenta efecto mesómero. El carbono del grupo éster está unido a un oxígeno por un doble enlace (uno sigma y otro pi). Siendo el oxígeno más electronegativo puede aceptar los dos electrones del enlace pi y formar una estructura polar con una carga parcial negativa en el oxígeno y otra parcial positiva en el carbono dando origen a otra forma resonante. 31. Indique si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa y justifique las respuestas formulando la reacción a que se alude: a) El doble enlace de un alqueno puede incorporar hidrógeno y convertirse en un alcano. b) La reducción de un grupo funcional aldehído conduce a un grupo ácido. c) Las aminas son compuestos básicos. d) La deshidratación del etanol, por el ácido sulfúrico, produce etino. Solución: a) VERDADERO. El doble enlace de un alqueno puede incorporar hidrógeno y convertirse en un alcano.

22 2' 'HR CH CH R R CH CH R− = − → − − −

b) FALSO. La oxidación de los aldehídos la que lleva a ácidos carboxílicos. c) VERDADERO. Las aminas son compuestos básicos. Tienene un par de electrones no compartidos que según Lewis confieren carácter básico a la molécula por se capaces de captar un protón formando un enlace covalente dativo.

2 2 3R NH H O R NH OH+ −− + → − + d) FALSO. Los alcoholes por deshidratación producen alquenos no alquinos.

2 42 2' 'H DOR CHOH CH R R CH CH R H O− − − → − = − +

32. Para cada una de las siguientes reacciones: i) CH3-CH2-COOH + CH3OH → ii) CH2=CH2 + Br2 → H2SO4 iii) CH3-CH2-OH ———→ calor iv) CH3-CH2-Br + NaOH → a) Complete las reacciones. b) Nombre los productos y los reactivos orgánicos. Diga de qué tipo de reacción se trata en cada caso. Solución:


i) 3 2 3 3 2 3- - - - Esterificación

Ácido propanoico Metanol Propanoato de metilo

CH CH COOH CH OH CH CH COOCH+ →

ii) 2 2 2 2 2 - AdiciónEteno Bromo 1,2-dibromoetanoCH CH Br CH Br CH Br= + →

iii) 2 4

3 2 2 2 2- EliminaciónEtanol Eteno Agua

H SOcalorCH CH OH CH CH H O→ = +

iv) 3 2 3 2- SustituciónBromoetano Hidróxido de sodio Etanol Bromuro de sodioCH CH Br NaOH CH CH OH NaBr+ → − +

33. En una cámara cerrada de 10 litros a la temperatura de 25 °C se introduce 0,1 mol de propano con la cantidad de aire necesaria para que se encuentre en proporciones estequiométricas con el O2. A continuación se produce la reacción de combustión del propano en estado gaseoso, alcanzándose la temperatura de 500 °C. a) Ajuste la reacción que se produce. b) Determine la fracción molar de N2 antes y después de la combustión. c) Determine la presión total antes y después de la combustión. Datos: R = 0,082 atm·l·mol-1·K-1; Composición del aire: 80% N2, 20% O2. Solución: a) La reacción de combustión del propano es: 3 8( ) 2( ) 2( ) 2 ( )5 3 4g g g gC H O CO H O+ → + b) Si están en cantidades estequiométricas el propano y el oxígeno habrá 0,1 moles de propano y 0,5 moles de oxígeno. Este oxígeno proviene del aire y hay cuatro veces más nitrógeno que oxigeno, pero esto independiente mente de la cantidad de oxígeno que haya.

3 8( ) 2( ) 2( ) 2 ( ) 5 3 4inicial: 0,1 0,5 - -final: 0 0 0,3 0,4

y

g g g gC H O CO H O+ → +

0,8de nitrógeno que no reacciona siempre 0,5 0, 2 moles0,2

× =

3 8 2

2 2

2

0,1 : 0,3

0,5 0, 4

2,0

C H CO

O H O

N

Inicial n moles final n moles

n moles n molesn moles

= =

= =

=2

2 2

2 2 2 2

2,0

2,6 2,7

2 20,77 0,742,6 2,7

N

T T

N NN N N N

T T

n moles

n moles n molesn n

x x x xn n

=

= =

= = ⇒ = = = ⇒ =

c) La presión total antes y después de la combustión es la debida al número total de moles en las condiciones indicadas según la ley de los gases perfectos.

( ) ( )

( ) ( )

0,082 (273 25)2,6 6,3510

0.082 (273 500)2,7 17,1110

T inicial T inicialT

T

T final T final

P P atmn RTPV nRT PV P P atm

⋅ + = ⇒ == ⇒ = ⇒ ⋅ + = ⇒ =

34. Para cada una de las reacciones químicas que se escriben a continuación, formule los productos, nombre reactivos y productos e indique de que tipo de reacción se trata. a) CH3-CH=CH-CH3 + HCl → b) CH3-CH=CH2 + H2 →


c) CH3-CH2CH2CH2-OH + H2SO4 + calor → d) CH3-CH2-CH-CH2Cl + NaOH → │

CH3 Solución:

a) 3 3 3 2 3 Adición 2-buteno cloruro de hidrógeno 2-clorobutanoCH CH CH CH HCl CH CH CHCl CH− = − + → − − −

b) 3 2 2 3 2 3 Adición 1-propeno hidrógeno proanoCH CH CH H CH CH CH− = + → − −

c) calor

3 2 2 2 2 4 3 2 2 2 Eliminación 1-butanol acido sulfúrico 1-buteno agua CH CH CH CH OH H SO CH CH CH CH H O− − − + → − − = +

d)

3 2 2 3 2 2

3 3

Sustitución

1-cloro-2metilbutano hidróxido sódico

CH CH C H CH Cl NaOH CH CH C H CH OH NaCl

CH CH

− − − + → − − − +| |

2-metilbutanol cloruro se sodio 35. Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones, formulando los productos de reacción:

2 43 3a) se obtiene propeno como único producto de eliminación.H SO

calorCH CHOH CH− − →

3 2 2 3b) Se obtiene acetato de propilo como producto de condensación o esterificación.

HCH CH CH OH CH COOH+

− − + →

3 2 3c) + Se obtiene 2-cloropenteno y 3-cloropenteno como productos de sustitución.

CH CH CH CH CH HCl− = − − →

2 2 3d) + Se obtiene propanal como producto de adición.etanolClCH CH CH KOH− − →

Solución: a) VERDADERO. Los hidrógenos de los grupos CH3 son equivalentes: 2 4

3 3 2 3 2 H SOcalorCH CHOH CH CH CH CH H O− − → = − +

b) VERDADERO. Es el éster que se produce.

3 2 2 3 3 2 2 3HCH CH CH OH CH COOH CH COO CH CH CH

+

− − + → − − − c) FALSO. Se obtiene 2-cloropentano y 3-cloropentano como productos de adición.

3 2 2 33 2 3

3 2 2 3

+ CH CH CHCl CH CH

CH CH CH CH CH HClCH CHCl CH CH CH

− − − −− = − − → − − − −

d) FALSO. Se obtiene 1-propanol como producto de sustitución. 2 2 3 2 2 3 + + etanolClCH CH CH KOH CH OH CH CH KCl− − → − −

36. a) Formule los siguientes compuestos orgánicos: 2-propanol; 2-metil-1-buteno; ácido butanoico; N-metil-etilamina. b) Nombre los siguientes compuestos orgánicos:


i) CHO-CH2-CH2-CH3 ii) CH3-CH2-COO-CH3 c) Escriba la reacción de obtención de ii) e indique de que tipo de reacción se trata. Solución:

3 3 2 2 3 3 2 2 3 2 3

a) 2-propanol; 2-metil-1-buteno; ácido butanoico; N-metil-etilamina.

CH CHOH CH CH C CH CH CH CH CH COOH CH NH CH CH− − = − − − − − − − −|

3 CHb) i) butanal; ii) propanoato de metilo.

3 2 3 3 2 3 2c) ácido propanoico + metanol propanoato de metilo agua

HCH CH COOH CH OH CH CH COOCH H O esterificación+

− − + → − − +

→

37. Dadas las fórmulas siguientes: C3H6O, C3H6O2 y C3H8O. a) Escriba todas las posibles estructuras semidesarrolladas para las moléculas monofuncionales que respondan a las fórmulas anteriores (excluir las estructuras cíclicas). b) Nombre sistemáticamente todos los compuestos. Solución: a) y b) Las moléculas solo pueden tener una función y no ser cíclicas.

3 6 3 2 3 3

3 6 2 3 2 3 3 2 3

: ; propanal propanona

: ; ; ácido propanoico etanoato de metilo metanoato de et

C H O CH CH CHO CH CO CH

C H O CH CH COOH CH COOCH HCOOCH CH

− − − −

− − − −

3 8 3 2 2 3 3 3 2 3

ilo: ; ;

1-propanol 2-propanol etilmetiléterC H O CH CH CH OH CH CHOH CH CH O CH CH− − − − − − −

38. Escriba las formulas desarrolladas e indique el tipo de isomería que presentan entre sí las siguientes parejas de compuestos: a) Propanal y propanona; b) 1-buteno y 2-buteno; c) 2,3-dimetilbutano y 3-metilpentano. d) Etilmetiléter y 1-propanol. Solución:

3 2

3 3

a) propanal: propanona:

CH CH CHOCH CO CH

− −

− −

Isómeros de función. Cambia la función orgánica. 2 2 3

3 3

b) 1-buteno: 2-buteno:

CH CH CH CHCH CH CH CH

= − −

− = −

Isómeros de posición. Cambia la posición del grupo funcional, el doble enlace del alqueno. 2 3

3 3

3 2 2 3

c) 2,3-dimetilbutano:

3-metilpentano:

CH C H C H CH

CH CHCH CH C H CH CH

− − −

− − − −

| |

|

3 CH

Isómeros de cadena. Cambia el esqueleto carbonado de la molécula.


3 2 3

3 2 2

d) etilmetiléter: 1-propanol:

CH CH O CHCH CH CH OH

− − −

− −

Isómeros de función. Cambia la función éter por el alcohol. 39. Para cada una de las siguientes reacciones, formule y nombre los productos mayoritarios que se puedan formar y nombre los reactivos orgánicos.

2 43 2 3a) H SOCH CH CHOH CH− − − →

3 3b) HCH OH CH COOH+

+ − →

3 3c) CH CH CH CH HCl− = − + →

2 2 3d) +ClCH CH CH KOH− − → Solución:

2 4

3 3 2agua2-buteno

3 2 32-butanol 3 2 2 2

1-buteno

mayoritario a) H SO

agua

CH CH CH CH H OCH CH CHOH CH

CH CH CH CH H O

− = − +− − − → − − = +

3 3 3 3 2metanol ácido etanoico etanoato de metilo

b) H

aguaCH OH CH COOH CH COOCH H O

+

+ − → − +

3 3 3 2 3cloruro de hidrógeno2-buteno 2-clorobutanoc) CH CH CH CH HCl CH CH CHCl CH− = − + → − − −

2 2 3 2 2 3hidróxido de potasio cloruro de potasio1-cloropropano 1-propanold) +ClCH CH CH KOH CH OH CH CH KCl− − → − − +

40. Dados los pares de compuestos orgánicos siguientes, indique sus nombres y justifique que tipo de isomería presentan:

3 2 2 3 3 3

3

3 3 3 2 2

3 2 3 3

2

a)

b) c) d)

CH CH CH CH y CH C H CH

CHCH CHOH CH y CH CH CH OHCH CH CHO y CH CO CHCH CH C

− − − − −

− − − −

− − − −= −

|

2 3 3 3 H CH y CH CH CH CH− − = −

Solución: a) Butano y Metilpropano, presentan isomería de cadena. b) 2-propanol y 1-propanol, presentan isomería de posición c) Propanal y Propanona, presentan isomería de función. d) 1-buteno y 2-buteno, presentan isomería de posición. 41. Dadas las fórmulas siguientes: CH3OH, CH3CH2COOH, CH3COOCH3 y CH3CONH2 a) Diga cuál es el nombre del grupo funcional presente en cada una de las moléculas. b) Nombre todos los compuestos. c) Escriba la reacción que tiene lugar entre CH3OH y CH3CH2COOH. d) ¿Qué sustancias orgánicas (estén o no entre las cuatro anteriores) pueden reaccionar para producir CH3COOCH3? Indique el tipo de reacción que tiene lugar. Solución: a) y b) Nombre y función orgánica de los compuestos.


3

3 2

3 3

3 2

CH OH alcohol metanolCH CH COOH ácido carboxílico ácido propanoicoCH COOCH éster etanoato de metiloCH CONH amida etanamida

− −

−−

c) Reacción entre el metanol y el ácido propanoico para dar propanoato de metilo 3 2 3 3 2 3 2CH CH COOH CH OH CH CH COOCH H O− − + → − − +

d) Para obtener el etanoato de metilo se precisa el ácido etanoico y el alcohol metílico y la reacción se llama esterificación o condensación. El mecanismo de la reacción es una sustitución nucleofila.

3 3 3 3 2CH COOH CH OH CH COOCH H O− + → − + 42. Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifique las respuestas escribiendo la reacción química adecuada: a) Los ésteres son compuestos que se pueden obtener por reacción de alcoholes y ácidos orgánicos. b) El eteno puede producir reacciones de adición. c) Los alcoholes se reducen produciendo ácidos orgánicos. d) La deshidratación del etanol por el ácido sulfúrico produce eteno. Solución:

2 2a) VERDADERO. ' 'R COOH R CH OH R COOCH R− + − → − −

2 2 3 2b) VERDADERO. CH CH HCl CH CH Cl= + → −

2c) FALSO. Se reducen los ácidos -R COOH R CH OH→ − 2 4

3 2 2 2 2d) VERDADERO. H SOCH CH OH CH CH H O− → = + 43. Escriba un ejemplo representativo para cada una de las siguientes reacciones orgánicas, considerando únicamente compuestos reactivos con 2 átomos de carbono. Formule y nombre los reactivos implicados: a) Reacción de sustitución en derivados halogenados por grupos hidroxilo. b) Reacción de esterificación. c) Reacción de eliminación (Alcoholes con H2SO4 concentrado) d) Reacción de oxidación de alcoholes Solución:

2 4

4

3 2 3 2

3 3 2 3 2 3

3 2 2 2 2

3 2 3

a)

b)

c)

d)

cloroetano etanol

ácido etanoico etanol etanoato de etilo

H SO

etenoetanolKMnO

etanol

CH CH Cl KOH CH CH OH KCl

CH COOH CH CH OH CH COOCH CH

CH CH OH CH CH H O

CH CH OH CH

− + → − +

− + − → −

− → = +

− →ácido etanoico

COOH−

44. Complete las siguientes reacciones químicas, indique en cada caso de qué tipo de reacción se trata y nombre todos los reactivos que intervienen y los productos orgánicos resultantes:


3 2 3

2 2 2

3 2 2 4

3 2

a)

b) c)

d)

calor

CH CH COOH CH OHCH CH BrCH CH OH H SOCH CH Br KOH

− − + →

= + →

− + →

− + →

Solución: 3 2 3 3 2 3 2

2 2 2 2 2

a) Esterificación ácido propanoico metanol propanoato de metilo aguab) Adición electróf

CH CH COOH CH OH CH CH COOCH H O

CH CH Br CH Br CH Br

− − + → − − +

= + → −

3 2 2 4 2 2 2

3

ila eteno bromo 1,2-dibromoetanoc) Eliminación etanol ácido sulfúrico eteno agua d)

calorCH CH OH H SO CH CH H O

CH

− + → = +

− 2 3 2 Sustitución bromuro de etilo hidróxido potásico etanol bromuro de potasio

CH Br KOH CH CH OH KBr+ → − +

45. El acetileno o etino (C2H2) se obtiene por reacción del carburo de calcio (CaC2) con agua. a) Formule y ajuste la reacción de obtención del acetileno, si se produce además hidróxido de calcio. b) Calcule la masa de acetileno formada a partir de 200 g de un carburo de calcio del 85 % de pureza. c) ¿Qué volumen de acetileno gaseoso se produce a 25 °C y 2 atm con los datos del apartado anterior? Datos. = 0,082 atm·L·K-1·mol-1; masas atómicas: Ca = 40, C = 12, H = 1 Solución: a) La reacción que se produce es: 2( ) 2 ( ) 2 2( ) 2( )2 ( )s l g sCaC H O C H Ca OH+ → + b) Masa de acetileno a partir de 200 g de carburo del 85%.

2( ) 2 ( ) 2 2( ) 2( )2 ( )

200 ?s l g sCaC H O C H Ca OH

g impuro

+ → +

2200 g CaC impuro 285 g CaC

2100 g CaC impuro21 molCaC

264 gCaC2 21 molC H

21 molCaC2 2

2 2

26g1 mol

C HC H 2 269,06 gC H=

c) Los gramos de acetileno ocupan:

2 2 2 2

69,062 0,082 298 32, 45 L26C H C HPV nRT V V= ⇒ ⋅ = ⋅ ⇒ =

46. Para el siguiente compuesto: 3 3|

3

CH C CH CH

CH

− = − .

a) Indique su nombre sistemático b) Escriba su reacción con yoduro de hidrógeno e indique el nombre del producto mayoritario. c) Formule y nombre los isómeros de posición del compuesto del enunciado. Solución: a) 2-metil-2-buteno


b) El yoduro de hidrógeno se adiciona al doble enlace uniéndose el hidrógeno al C que más hidrógenos tenga y dando como producto mayoritario el 2-yodo-2-metilbutano.

3 3 3 2 3| |

3 3

CH C CH CH HI CH C I CH CH

CH CH

− = − + → − − −

c) Isómeros de posición del 2-metil-2-butenmo 3 2 2 2 3| |

3 3

3 1 2 1

CH CH CH CH CH C CH CH

CH CHmetil buteno metil buteno

− − = = − −

− − − − − −

47. Complete las siguientes reacciones con el producto orgánico mayoritario. Nombre todos le compuestos orgánicos presentes, e indique el tipo de cada una de las reacciones.

2

3 2

3 2 2

3 2

3 3 2

a)

b)c)d)

H O

CH CH CH HBrCH CH CH Br KOHCH CH OH oxidante fuerteCH COOH CH CH OH

− = + →

− − + →

− + →

− + − →

Solución: 3 2 3 3a) (Markovnikov)propeno ácido bromhídrico 1-bromopropano

Reacción de Adición electrófila

CH CH CH HBr CH CHBr CH− = + → − −

23 2 2 3 2 2b)

1-bromopropano 1-propanolReacción de susttución nucleófila

H OCH CH CH Br KOH CH CH CH OH KBr− − + → − − +

3 2 3c) etanol ácido etanoico (acético)Reacción de eliminación, oxidaciñón de alcohol primario

CH CH OH oxidante fuerte CH COOH− + → −

3 3 2 3 2 3d)ácido etanoico etanol etanoato de etilo

Reacción de esterificación, condensación o eliminación

CH COOH CH CH OH CH COOCH CH− + − → − −

48. Partiendo del propeno se llevan a cabo la siguiente serie de reacciones: propeno + agua en presencia de ácido sulfúrico à B + C El producto mayoritario (B) de la reacción anterior con un oxidante fuerte genera el compuesto D y el producto minoritario (C) en presencia de ácido metanoico da lugar al compuesto E. a) Escriba la primera reacción y nombre los productos B y C. b) Explique por qué el producto B es el mayoritario. c) Escriba la reacción en la que se forma D y nómbrelo. d) Escriba la reacción en la que se forma E y nómbrelo. Solución: a) Las reacciones que tienen lugar son:

2 42 3 2 3 3 2 2 3

: : 2 : 1

H SO

A propeno B propanol C propanolCH CH CH H O CH CHOH CH CH OH CH CH

− −= − + → − − + − −


b) La adición electrófila sigue la regla de Markovnikov (los hidrógenos se unen al carbono con más hidrógenos). c) 3 3 3 3

:

oxidante fuerte

D propanonaCH CHOH CH CH CO CH− − → − −

d) 2 2 3 2 2 3E: metanoato de propilo

CH OH CH CH HCOOH HCOOCH CH CH− − + → − −

49. Sea la reacción: CH3-CH=CH2 (g) + HBr(g) → Producto(g) a) Complete la reacción e indique el nombre de los reactivos y del producto mayoritario. b) Calcule ∆H de la reacción. c) Calcule la temperatura a la que la reacción será espontánea. Datos. ∆So

reacción = -114,5 J·K-1·mol-1; ∆Hof (CH3-CH=CH2) = 20,4 kJ·mol-1; ∆Ho

f (HBr) = -36,4 kJ·mol-1; ∆Ho

f (Producto mayoritario) = -95,6 kJ·mol-1; Solución: a) La reacción que se produce mayoritariamente es:

3 2 ( ) ( ) 3 3 ( ) 1-propeno bromuro de hidrógeno 2-bromopropano

g g gCH CH CH HBr CH CHBr CH− = + → − −

Se obtiene también el 1-bromopropano pero no mayoritariamente. En la adición de un reactivo no simétrico a un doble enlace no simétrico, el agente electrófilo (que puede ser un protón u otro grupo electropositivo) se unirá al átomo de carbono del doble enlace que contenga el menor número de grupos alquilo o aquél que tenga el mayor número de hidrógenos (Regla de MARKOVNIKOV). b) La entalpía de reacción.

3 3 ( ) 3 2 ( ) ( )

0 0 0 0

0 -1

( 95,6) (20, 4) ( 36, 4)

79,6 kJ mol

g g gR CH CHBr CH CH CH CH HBr

R

H H H H

H

− − − =∆ = ∆ − ∆ − ∆ = − − − −

⇒ ∆ = − ⋅

c) La reacción será espontánea cunado la variación de energía libre de Gibbs sea negativa. 0 0 0 379,6 10 ( 114,5) 0 cuando 695, 2 KR R RG H T S T T∆ = ∆ − ∆ ⇒ − ⋅ − ⋅ − < ⇒ <

50. El etanol y el dimetil éter son dos isómeros de función, cuyas entalpías de formación son ΔHºf (etanol) = -235 kJ·mol-l y ΔHºf (dimetil éter) = -180 kJ·mol-l. a) Escriba las reacciones de formación y de combustión de ambos compuestos. b) Justifique cuál de las dos entalpías de combustión de estos compuestos es mayor en valor absoluto, teniendo en cuenta que los procesos de combustión son exotérmicos. Solución: a) Reacciones de formación de ambos compuestos:

( ) 2( ) 2( ) 3 2 ( )2 3 1/ 2s g g lC H O CH CH OH+ + → − y ( ) 2( ) 2( ) 3 3( )2 3 1/ 2s g g lC H O CH O CH+ + → − − Las reacciones de combustión de ambos compuestos:

3 2 ( ) 2( ) 2( ) 2 ( )3 2 3l g g lCH CH OH O CO H O− + → + y

3 3( ) 2( ) 2( ) 2 ( )3 2 3l g g lCH O CH O CO H O− − + → + b) Las entalpías de combustión del etanol y del dimetil éter son:

3 2 ( ) 2( ) 2 ( ) 3 2 ( )

3 3( ) 2( ) 2 ( ) 3 3( )

3 2 ( ) 3 3( ) 3 3( ) 3

0 0 0 0( ) ( ) ( ) ( )

0 0 0 0( ) ( ) ( ) ( )

0 0 0( ) ( ) ( ) (

2 3

2 3l g l l

l g l l

l l l

c CH CH OH f CO f H O f CH CH OH

c CH O CH f CO f H O f CH O CH

c CH CH OH c CH O CH f CH O CH f CH

H H H H

H H H H

H H H H

− −

− − − −

− − − − −

∆ = ∆ + ∆ − ∆ ⇒∆ = ∆ + ∆ − ∆ ∆ − ∆ = ∆ − ∆

2 ( )

0 -1) ( 180) ( 235) 55 kJ mol

lCH OH− = − − − = ⋅

Teniendo en cuenta que las dos entalpías de combustión son negativas (exotérmicas), para que


el resultado sea positivo LA ENTALPÍA DE FORMACIÓN DEL ÉTER DEBERÁ SER MAYOR EN VALOR ABSOLUTO, más negativa. 51. Se hacen reaccionar 12,2 L de cloruro de hidrógeno, medidos a 25 °C y 1 atm, con un exceso de 1-buteno para dar lugar a un producto P. a) Indique la reacción que se produce, nombre y formule el producto P mayoritario. b) Determine la energía Gibbs estándar de reacción y justifique que la reacción es espontánea. c) Calcule el valor de la entalpía estándar de reacción. d) Determine la cantidad de calor que se desprende al reaccionar los 12,2 L de HCl. Datos. R = 0,082 atm-L'mor1'K-1. Solución: a) En la adición de un reactivo no simétrico a un doble enlace no simétrico, el agente electrófilo (que puede ser un protón u otro grupo electropositivo) se unirá al átomo de carbono del doble enlace que contenga el menor número de grupos alquilo o aquél que tenga el mayor número de hidrógenos (Regla de MARKOVNIKOV). La reacción que se produce.

3 2 3

2 2 32 2 2 3

1

(producto mayoritario)2-clorobutano

-clorobutano

CH CHCl CH CHCH CH CH CH HCl

CH Cl CH CH CH

− − −= − − + → − − −

b) La variación de energía libre de Gibas de la reacción. 0 0 0 0 0 1

( ) (1 ) ( ) ( 55,1) (70, 4) ( 95, 2) 30,3R f P f buteno f HCl RG G G G G kJ mol−−∆ = ∆ − ∆ − ∆ = − − − − ⇒ ∆ = − ⋅

Reacción espontánea. c) la variación de entalpía estándar de la reacción.

0 0 0 0 0 1( ) (1 ) ( ) ( 165,7) ( 0,54) ( 92,3) 72,86R f P f buteno f HCl RH H H H H kJ mol−

−∆ = ∆ − ∆ − ∆ = − − − − − ⇒ ∆ = − ⋅

Reacción exotérmica. d) El calor desprendido en la reacción de 12 L de HCl en dichas condiciones.

0

1 12 0, 490,082 298

0, 49 ( 72,86) 35,78

HCl HCl

HCl R

PVn n molesRT

Q n H Q kJ

⋅= = ⇒ =

⋅

= ⋅ ∆ = ⋅ − ⇒ = −

Calor desprendido.

ΔH0f

(kJ·mol-l) ΔG0

f (kJ·mol-1)

1-buteno -0,54 70,4

HCl -92,3 -95,2

Producto P -165,7 -55,1

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Problemas de 2º Química Orgánicachopo.pntic.mec.es/jmillan/pr_org.pdf · 2018-11-24 · El 1,1,2,2-tetrafluroeteno se polimeriza a teflón por un mecanismo de adición. 8. a) A