Задание №33 — Типы расчётных задач
Органическое вещество содержит 2,06% водорода, 24,74% углерода,
32,99% кислорода и 40,21% калия по массе. Известно, что при нагревании этого вещества с избытком гидроксида калия образуется предельный углеводород.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения физических величин) и установите молекулярную формулу исходного вещества;
2) составьте возможную структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании исходного вещества с избытком гидроксида калия.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Вычисления и молекулярная формула исходного вещества.
Возьмём 100 г вещества; массы элементов численно равны массовым долям:
n(C) = 24,74 г / 12 г/моль = 2,062 моль; n(H) = 2,06 г / 1 г/моль = 2,06 моль; n(O) = 32,99 г / 16 г/моль = 2,062 моль; n(K) = 40,21 г / 39 г/моль = 1,031 моль.
Делим на наименьшее (1,031 моль):
n(C) : n(H) : n(O) : n(K) = 2,00 : 2,00 : 2,00 : 1. Простейшая формула C2H2O2K не отвечает реальной молекуле (нечётное суммарное число валентностей), поэтому истинная формула вдвое больше: C4H4O4K2, M = 194 г/моль.
Проверка: w(C) = 48 / 194 = 0,2474 (24,74 %); w(H) = 4 / 194 = 0,0206 (2,06 %); w(O) = 64 / 194 = 0,3299 (32,99 %); w(K) = 78 / 194 = 0,4021 (40,21 %) — доли совпали.
Два атома калия и четыре атома кислорода означают две карбоксилатные группы: это дикалиевая соль двухосновной кислоты C4H6O4 — бутандиовой (янтарной). При сплавлении с избытком щёлочи обе группы COOK отщепляются в виде карбоната, и остаётся предельный углеводород — этан, что отвечает условию.
2) Структурная формула исходного вещества.
KOOC–CH2–CH2–COOK — калиевая соль бутандиовой (янтарной) кислоты.
3) Уравнение реакции с избытком гидроксида калия при нагревании.
KOOC–CH2–CH2–COOK + 2KOH → (t°) CH3–CH3 + 2K2CO3
Проверка: углерод 4 = 2 + 2; водород 4 + 2 = 6; калий 2 + 2 = 2 · 2 = 4; кислород 4 + 2 = 2 · 3 = 6.
Ответ: молекулярная формула исходного вещества — C4H4O4K2 (M = 194 г/моль); структурная формула — KOOC–CH2–CH2–COOK; уравнение реакции: KOOC–CH2–CH2–COOK + 2KOH → (t°) CH3–CH3 + 2K2CO3
Источник: ФИПИ