Номер 820, страница 191 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

820. Напишите уравнение реакции диметиламина с уксусной кислотой в молекулярной и ионной формах. Подпишите название продукта реакции. Укажите валентность и степень окисления азота в исходном веществе и продукте реакции.

Решение

Напишите уравнение реакции диметиламина с уксусной кислотой в молекулярной и ионной формах. Подпишите название продукта реакции.
Диметиламин ($(CH₃)₂NH$) является органическим основанием, так как у атома азота есть неподеленная электронная пара. Уксусная кислота ($CH₃COOH$) является слабой одноосновной кислотой. При их взаимодействии происходит реакция нейтрализации, в ходе которой протон ($H⁺$) от карбоксильной группы кислоты присоединяется к атому азота амина по донорно-акцепторному механизму. В результате образуется соль — ацетат диметиламмония.
Молекулярное уравнение:
Записывает вещества в виде молекул, а ионные соединения — в виде формульных единиц, отражающих их состав. $$(CH₃)₂NH + CH₃COOH \rightarrow [(CH₃)₂NH₂]⁺[CH₃COO]⁻$$ Продукт реакции — ацетат диметиламмония.
Ионное уравнение:
Поскольку и диметиламин, и уксусная кислота являются слабыми электролитами, в водном растворе они существуют преимущественно в виде молекул, поэтому в ионном уравнении их записывают в молекулярной форме. Ацетат диметиламмония — это соль, сильный электролит, который в растворе полностью диссоциирует на катион диметиламмония и ацетат-анион. $$(CH₃)₂NH + CH₃COOH \rightarrow (CH₃)₂NH₂⁺ + CH₃COO⁻$$ Ответ: Молекулярное уравнение: $(CH₃)₂NH + CH₃COOH \rightarrow [(CH₃)₂NH₂]⁺[CH₃COO]⁻$. Ионное уравнение: $(CH₃)₂NH + CH₃COOH \rightarrow (CH₃)₂NH₂⁺ + CH₃COO⁻$. Название продукта: ацетат диметиламмония.

Укажите валентность и степень окисления азота в исходном веществе и продукте реакции.
В исходном веществе (диметиламине $(CH₃)₂NH$):
Валентность азота определяется числом образованных им ковалентных связей. В молекуле диметиламина атом азота образует три связи (две с атомами углерода и одну с атомом водорода), следовательно, его валентность равна III.
Степень окисления азота рассчитывается исходя из предположения, что все связи являются ионными. Степень окисления водорода +1, углерода в метильной группе, связанной с более электроотрицательным азотом, -2. Сумма степеней окисления в нейтральной молекуле равна 0. Пусть степень окисления азота $x$.
$2 \cdot C + 7 \cdot H + N = 0 \Rightarrow 2 \cdot (-2) + 7 \cdot (+1) + x = 0 \Rightarrow -4 + 7 + x = 0 \Rightarrow x = -3$.
Степень окисления азота равна -3.
В продукте реакции (в катионе диметиламмония $[(CH₃)₂NH₂]⁺$):
Валентность азота в катионе диметиламмония равна IV, так как атом азота образует четыре ковалентные связи: две с атомами углерода и две с атомами водорода. Четвертая связь образуется по донорно-акцепторному механизму.
Степень окисления азота не изменяется, так как реакция присоединения протона не является окислительно-восстановительной. Рассчитаем степень окисления азота в катионе $[(CH₃)₂NH₂]⁺$, суммарный заряд которого равен +1.
$2 \cdot C + 8 \cdot H + N = +1 \Rightarrow 2 \cdot (-2) + 8 \cdot (+1) + x = +1 \Rightarrow -4 + 8 + x = +1 \Rightarrow 4 + x = +1 \Rightarrow x = -3$.
Степень окисления азота равна -3.

Ответ: В диметиламине $(CH₃)₂NH$ валентность азота — III, степень окисления — -3. В продукте реакции (в катионе диметиламмония $[(CH₃)₂NH₂]⁺$) валентность азота — IV, степень окисления — -3.