Задание №33 — Типы расчётных задач
Вещество А содержит 30% углерода, 1,25% водорода, 48,75% калия по массе, остальное – кислород. Вещество А образуется при обработке избытком раствора гидроксида калия вещества Б без нагревания. Известно, что функциональные группы в молекуле вещества Б не находятся у соседних атомов углерода.
На основании данных условия задачи:
1) проведите необходимые вычисления и установите молекулярную формулу вещества А;
2) составьте структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б
и гидроксида калия (используйте структурные формулы органических веществ).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Вычисления и молекулярная формула вещества A. Массовая доля кислорода: ω(O) = 100 % − 30 % − 1,25 % − 48,75 % = 20 %.
Для образца массой 100 г:
n(C) = 30 г / 12 г/моль = 2,5 моль
n(H) = 1,25 г / 1 г/моль = 1,25 моль
n(K) = 48,75 г / 39 г/моль = 1,25 моль
n(O) = 20 г / 16 г/моль = 1,25 моль
n(C) : n(H) : n(K) : n(O) = 2,5 : 1,25 : 1,25 : 1,25 = 2 : 1 : 1 : 1 → простейшая формула C2HOK. Вещество A получено действием раствора щёлочи на вещество Б, в молекуле которого несколько функциональных групп, не стоящих у соседних атомов углерода; на один атом калия приходится один атом кислорода, то есть A — соль многоатомного фенола, и в молекуле должно быть бензольное кольцо (6 атомов углерода). Умножаем простейшую формулу на 3: C6H3O3K3, M = 240 г/моль.
Проверка: ω(C) = 72/240 = 30 %, ω(H) = 3/240 = 1,25 %, ω(K) = 117/240 = 48,75 %, ω(O) = 48/240 = 20 % — совпадает с условием. Замена трёх атомов K на H даёт C6H6O3 со степенью ненасыщенности (2·6 + 2 − 6)/2 = 4 — бензольное кольцо.
2) Структурная формула вещества A. A — трикалиевая соль трёхатомного фенола C6H3(OK)3. Функциональные группы в Б не находятся у соседних атомов углерода, значит они расположены в положениях 1, 3 и 5:
1,3,5-C6H3(OK)3
(бензольное кольцо, у атомов C-1, C-3 и C-5 — группы –OK; ни одна пара групп не стоит у соседних атомов углерода).
3) Уравнение реакции получения вещества A. Вещество Б — 1,3,5-тригидроксибензол:
1,3,5-C6H3(OH)3 + 3KOH → 1,3,5-C6H3(OK)3 + 3H2O
Проверка: слева C 6, H 6 + 3 = 9, O 3 + 3 = 6, K 3; справа C 6, H 3 + 6 = 9, O 3 + 3 = 6, K 3 — уравнение уравнено.
Ответ: C6H3O3K3 (M = 240 г/моль); структурная формула 1,3,5-C6H3(OK)3; уравнение: 1,3,5-C6H3(OH)3 + 3KOH → 1,3,5-C6H3(OK)3 + 3H2O
Источник: ФИПИ