Задание №33 — Типы расчётных задач
Соль органической кислоты содержит 28,48% углерода, 3,39% водорода, 21,69% кислорода и 46,44% бария по массе. Известно, что при нагревании этой соли образуется карбонильное соединение.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу соли органической кислоты;
2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании этой соли (используйте структурную формулу органического вещества).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Вычисления и молекулярная формула соли.
Возьмём образец соли массой 100 г; массы элементов численно равны массовым долям:
n(C) = 28,48 г / 12 г/моль = 2,373 моль; n(H) = 3,39 г / 1 г/моль = 3,39 моль; n(O) = 21,69 г / 16 г/моль = 1,356 моль; n(Ba) = 46,44 г / 137 г/моль = 0,339 моль.
Делим на наименьшее (0,339 моль):
n(C) : n(H) : n(O) : n(Ba) = 7,00 : 10,0 : 4,00 : 1. Простейшая формула C7H10O4Ba, M = 295 г/моль.
Проверка: w(C) = 84 / 295 = 0,2847 (28,47 %); w(H) = 10 / 295 = 0,0339 (3,39 %); w(O) = 64 / 295 = 0,2169 (21,69 %); w(Ba) = 137 / 295 = 0,4644 (46,44 %) — совпадает с условием.
Четыре атома кислорода на один атом бария означают две карбоксилатные группы: это средняя бариевая соль двухосновной кислоты C7H12O4 — гептандиовой (пимелиновой) кислоты HOOC–(CH2)5–COOH. Условие про карбонильное соединение подтверждает выбор: соли двухосновных кислот при нагревании дают циклический кетон.
2) Структурная формула соли.
Ba(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–COO) — бариевая соль гептандиовой кислоты (ион Ba2+ и анион −OOC–(CH2)5–COO−).
3) Уравнение реакции, протекающей при нагревании соли.
Ba(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–COO) → (t°) [–C(=O)–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–] + BaCO3
Органический продукт — циклогексанон (квадратные скобки означают замкнутый цикл: крайние связи соединены друг с другом).
Проверка по атомам углерода: слева 7, справа 6 + 1 = 7; по водороду 10 и 10.
Ответ: молекулярная формула соли — C7H10O4Ba (M = 295 г/моль); структурная формула — Ba(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–COO); уравнение: Ba(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–COO) → (t°) [–C(=O)–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–] + BaCO3 (циклогексанон).
Источник: ФИПИ