Задание №33 — Типы расчётных задач
При сгорании 1,86 г органического вещества, не содержащего кислорода, получили углекислый газ, 1,26 г воды и 224 мл азота (н.у.).
Известно, что это вещество может быть получено восстановлением соответствующего нитросоединения водородом в присутствии катализатора.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу органического вещества;
2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции получения данного вещества восстановлением соответствующего нитросоединения водородом в присутствии катализатора (используйте структурную формулу органического вещества).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Вычисления и молекулярная формула.
n(H2O) = 1,26 г / 18 г/моль = 0,07 моль → n(H) = 0,14 моль, m(H) = 0,14 г;
n(N2) = 0,224 л / 22,4 л/моль = 0,01 моль → n(N) = 0,02 моль, m(N) = 0,28 г.
Кислорода в веществе нет, поэтому m(C) = 1,86 г − 0,14 г − 0,28 г = 1,44 г; n(C) = 1,44 г / 12 г/моль = 0,12 моль.
Соотношение: n(C) : n(H) : n(N) = 0,12 : 0,14 : 0,02 = 6 : 7 : 1, простейшая формула C6H7N, M = 93 г/моль.
Тогда n(вещества) = 1,86 г / 93 г/моль = 0,02 моль, и n(C) = 6·0,02 моль = 0,12 моль — совпадает с опытом, значит молекулярная формула — C6H7N.
2) Структурная формула.
Степень ненасыщенности равна (2·6 + 2 + 1 − 7)/2 = 4 — это бензольное кольцо. Вещество получают восстановлением нитросоединения, значит это первичный ароматический амин — анилин:
C6H5–NH2
3) Уравнение реакции получения.
Соответствующее нитросоединение — нитробензол:
C6H5–NO2 + 3H2 → (кат., t°) C6H5–NH2 + 2H2O
Проверка: слева C 6, H 5 + 6 = 11, N 1, O 2; справа C 6, H 7 + 4 = 11, N 1, O 2.
Ответ: молекулярная формула — C6H7N; структурная формула — C6H5–NH2; уравнение реакции: C6H5–NO2 + 3H2 → (кат., t°) C6H5–NH2 + 2H2O.
Источник: ФИПИ