Решение: Формула и гидролиз эфира
При сжигании образца органического вещества массой $5{,}1$ г получено $5{,}6$ л (н.у.) углекислого газа и $4{,}5$ г воды.
Данное вещество подвергается гидролизу в присутствии гидроксида натрия, одним из продуктов гидролиза является третичный спирт.
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 гидролиза данного вещества в присутствии гидроксида натрия (используйте структурную формулу органического вещества).
Решение по шагам
7 шаговОпределим количество вещества углекислого газа при нормальных условиях:
$$n(\mathrm{CO_2})=\dfrac{5{,}6\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}25\ \text{моль}$$В каждой молекуле углекислого газа содержится один атом углерода, поэтому количество вещества углерода равно $0{,}25$ моль, а его масса составляет:
$$n(\mathrm C)=0{,}25\ \text{моль};\quad m(\mathrm C)=0{,}25\cdot12=3{,}0\ \text{г}$$Определим количество вещества воды и водорода:
$$n(\mathrm{H_2O})=\dfrac{4{,}5\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}=0{,}25\ \text{моль};\quad n(\mathrm H)=2\cdot0{,}25=0{,}50\ \text{моль}$$Масса водорода равна $0{,}50$ г. Масса и количество вещества кислорода в исходном образце:
$$m(\mathrm O)=5{,}1-3{,}0-0{,}50=1{,}6\ \text{г};\quad n(\mathrm O)=\dfrac{1{,}6\ \text{г}}{16\ \text{г/моль}}=0{,}10\ \text{моль}$$Отношение количеств веществ атомов элементов:
$$n(\mathrm C):n(\mathrm H):n(\mathrm O)=0{,}25:0{,}50:0{,}10=2{,}5:5:1=5:10:2$$Следовательно, молекулярная формула органического вещества — $\mathrm{C_5H_{10}O_2}$. Возможный сложный эфир, при гидролизе которого образуется третичный спирт, — формиат трет-бутилового спирта.
$$\mathrm{HCOOC(CH_3)_3}$$Уравнение щелочного гидролиза этого сложного эфира:
$$\mathrm{HCOOC(CH_3)_3+NaOH\rightarrow HCOONa+(CH_3)_3COH}$$Молекулярная формула: $\mathrm{C_5H_{10}O_2}$; структурная формула: $\mathrm{HCOOC(CH_3)_3}$; гидролиз: $\mathrm{HCOOC(CH_3)_3+NaOH\rightarrow HCOONa+(CH_3)_3COH}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают, что в одной молекуле воды содержатся два атома водорода.
Находят количество углерода по объёму углекислого газа без приведения объёма к молярному объёму при н.у.
Записывают первичный или вторичный спирт вместо третичного.
В уравнении щелочного гидролиза записывают карбоновую кислоту вместо её соли.