Задание №33 — Типы расчётных задач
При взаимодействии соли первичного амина с ацетатом серебра образуется органическое вещество А и хлорид серебра. Вещество А содержит 45,71% углерода, 13,33% азота и 30,48% кислорода по массе.
На основании данных условия задания:
1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества А;
2) запишите молекулярную формулу вещества А;
3) составьте структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в соединении;
4) напишите уравнение реакции получения вещества А взаимодействием соли первичного амина и ацетата серебра.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Вычисления и молекулярная формула вещества A. Кроме углерода, азота и кислорода в веществе есть водород: ω(H) = 100 % − 45,71 % − 13,33 % − 30,48 % = 10,48 %.
Возьмём образец вещества A массой 100 г, тогда:
n(C) = 45,71 г / 12 г/моль = 3,81 моль
n(H) = 10,48 г / 1 г/моль = 10,48 моль
n(N) = 13,33 г / 14 г/моль = 0,952 моль
n(O) = 30,48 г / 16 г/моль = 1,905 моль
n(C) : n(H) : n(N) : n(O) = 3,81 : 10,48 : 0,952 : 1,905 = 4 : 11 : 1 : 2.
Вещество A — соль одного первичного амина, значит атом азота в формульной единице один, и простейшая формула совпадает с молекулярной: C4H11NO2, M(A) = 4·12 + 11·1 + 14 + 2·16 = 105 г/моль.
Проверка: ω(C) = 48/105 = 45,71 %, ω(N) = 14/105 = 13,33 %, ω(O) = 32/105 = 30,48 %, ω(H) = 11/105 = 10,48 % — совпадает с условием.
2) Структурная формула вещества A. По условию соль первичного амина реагирует с ацетатом серебра, при этом серебро уходит в осадок AgCl, а ацетат-ион переходит к катиону алкиламмония. Значит A — ацетат алкиламмония. Отнимем от C4H11NO2 ацетат-ион CH3COO− (C2H3O2−): остаётся катион C2H8N+, то есть [CH3–CH2–NH3]+ — катион этиламмония (амин первичный, у атома азота три атома водорода).
Структурная формула A (ацетат этиламмония):
CH3–COO− [CH3–CH2–NH3]+
3) Уравнение реакции получения вещества A. Соль первичного амина — хлорид этиламмония (только тогда в продуктах образуется AgCl):
[CH3–CH2–NH3]Cl + CH3–COOAg → CH3–COO[H3N–CH2–CH3] + AgCl↓
Проверка: слева C: 2 + 2 = 4, H: 8 + 3 = 11, N 1, O 2, Ag 1, Cl 1; справа C 4, H 11, N 1, O 2, Ag 1, Cl 1 — уравнение уравнено.
Ответ: молекулярная формула A — C4H11NO2 (M = 105 г/моль); структурная формула — CH3–COO− [CH3–CH2–NH3]+ (ацетат этиламмония); уравнение реакции: [CH3–CH2–NH3]Cl + CH3–COOAg → CH3–COO[H3N–CH2–CH3] + AgCl↓
Источник: ФИПИ