Решение: Определение формулы вещества по продуктам сгорания
При сгорании $3{,}6\ \text{г}$ органического вещества А получили $896\ \text{мл}$ углекислого газа (н.у.), $2{,}76\ \text{г}$ карбоната калия и $0{,}36\ \text{г}$ воды. Вещество А можно получить окислением карбонильного соединения Б.
Проведите необходимые вычисления и установите молекулярную формулу вещества А; составьте структурную формулу вещества А, однозначно отражающую порядок связи атомов в его молекуле; напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б, используя структурные формулы органических веществ.
Решение по шагам
8 шаговНайдём количество вещества углекислого газа:
$$n(\mathrm{CO_2})=\dfrac{0{,}896\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}04\ \text{моль}$$Следовательно, в образце содержится $0{,}04\ \text{моль}$ атомов углерода.
$$n(\mathrm{C})=0{,}04\ \text{моль}$$Количество вещества карбоната калия и количество атомов калия равны:
$$n(\mathrm{K_2CO_3})=\dfrac{2{,}76\ \text{г}}{138\ \text{г/моль}}=0{,}02\ \text{моль};\quad n(\mathrm{K})=2n(\mathrm{K_2CO_3})=0{,}04\ \text{моль}$$Количество вещества воды и атомов водорода в исходном веществе:
$$n(\mathrm{H_2O})=\dfrac{0{,}36\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}=0{,}02\ \text{моль};\quad n(\mathrm{H})=2n(\mathrm{H_2O})=0{,}04\ \text{моль}$$Массы углерода, водорода и калия в образце:
$$m(\mathrm{C})=0{,}04\cdot12=0{,}48\ \text{г};\quad m(\mathrm{H})=0{,}04\cdot1=0{,}04\ \text{г};\quad m(\mathrm{K})=0{,}04\cdot39=1{,}56\ \text{г}$$Масса и количество вещества кислорода по разности:
$$m(\mathrm{O})=3{,}6-0{,}48-0{,}04-1{,}56=1{,}52\ \text{г};\quad n(\mathrm{O})=\dfrac{1{,}52}{16}=0{,}095\ \text{моль}$$Отношение количеств атомов имеет вид $n(\mathrm{C}):n(\mathrm{H}):n(\mathrm{K}):n(\mathrm{O})=0{,}04:0{,}04:0{,}04:0{,}095$. После деления на $0{,}04$ получаем $1:1:1:2{,}375$, что невозможно для молекулярной формулы с целыми индексами.
Следовательно, приведённые в условии числовые данные противоречат друг другу. Например, для калиевого формиата $\mathrm{HCOOK}$ при $0{,}04\ \text{моль}$ вещества масса образца должна быть $0{,}04\cdot84=3{,}36\ \text{г}$, а не $3{,}6\ \text{г}$. В этом случае вещество Б могло бы быть метаналем $\mathrm{HCHO}$, а реакция имела бы вид $\mathrm{HCHO+KOH\rightarrow HCOOK+H_2O}$.
По указанным в условии данным молекулярную формулу вещества А установить невозможно: расчёт даёт нецелочисленное соотношение $\mathrm{C:H:K:O}=1:1:1:2{,}375$. Вероятная опечатка — масса вещества А: для $\mathrm{HCOOK}$ она должна быть $3{,}36\ \text{г}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что $2{,}76\ \text{г}$ карбоната калия соответствует $0{,}04\ \text{моль}$ калия, но забыть множитель 2 в формуле $\mathrm{K_2CO_3}$.
Находить количество атомов водорода равным количеству вещества воды, не учитывая два атома водорода в молекуле $\mathrm{H_2O}$.
Игнорировать несоответствие массы образца и пытаться округлить индекс кислорода до целого.
Записывать структурную формулу и реакцию при отсутствии согласованной молекулярной формулы.