Задание №33 — Типы расчётных задач
Соль органической кислоты содержит 4,35% водорода, 39,13% углерода, 34,78% кислорода и 21,74% кальция 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 100 г соли; массы элементов численно равны массовым долям:
n(C) = 39,13 г / 12 г/моль = 3,261 моль; n(H) = 4,35 г / 1 г/моль = 4,35 моль; n(O) = 34,78 г / 16 г/моль = 2,174 моль; n(Ca) = 21,74 г / 40 г/моль = 0,5435 моль.
Делим на наименьшее (0,5435 моль):
n(C) : n(H) : n(O) : n(Ca) = 6,00 : 8,00 : 4,00 : 1. Простейшая формула C6H8O4Ca, M = 184 г/моль.
Проверка: w(C) = 72 / 184 = 0,3913 (39,13 %); w(H) = 8 / 184 = 0,0435 (4,35 %); w(O) = 64 / 184 = 0,3478 (34,78 %); w(Ca) = 40 / 184 = 0,2174 (21,74 %) — совпадает с условием.
Четыре атома кислорода на один атом кальция означают две карбоксилатные группы: это средняя кальциевая соль двухосновной кислоты C6H10O4 — гександиовой (адипиновой) кислоты HOOC–(CH2)4–COOH. При нагревании такой соли образуется циклический кетон, то есть карбонильное соединение, как и сказано в условии.
2) Структурная формула соли.
Ca(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–COO) — кальциевая соль гександиовой кислоты (ион Ca2+ и анион −OOC–(CH2)4–COO−).
3) Уравнение реакции, протекающей при нагревании соли.
Ca(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–COO) → (t°) [–C(=O)–CH2–CH2–CH2–CH2–] + CaCO3
Органический продукт — циклопентанон (квадратные скобки означают замкнутый цикл: крайние связи соединены друг с другом).
Проверка по атомам: углерод 6 = 5 + 1; водород 8 = 8; кислород 4 = 1 + 3.
Ответ: молекулярная формула соли — C6H8O4Ca (M = 184 г/моль); структурная формула — Ca(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–COO); уравнение: Ca(OOC–CH2–CH2–CH2–CH2–COO) → (t°) [–C(=O)–CH2–CH2–CH2–CH2–] + CaCO3 (циклопентанон).
Источник: ФИПИ