РУҚА
33

Решение: Определение формулы и строения спирта

ЕГЭ · Химия · Задание 33 · Строение и классификация органических веществ
ВысокаяФИПИ05249DРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Некоторое органическое вещество содержит 9,43% водорода, а также углерод и кислород, массовые доли которых равны. Это вещество реагирует с натрием и со свежеосаждённым гидроксидом меди(II), молекула его содержит третичный атом углерода.

Проведите необходимые вычисления, указывая единицы измерения физических величин, и установите молекулярную формулу исходного органического вещества. Составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле. Напишите уравнение реакции исходного вещества с избытком натрия, используя структурные формулы органических веществ.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Примем массу вещества равной $100\ \mathrm{г}$. Тогда масса водорода равна $9{,}43\ \mathrm{г}$. Массовые доли углерода и кислорода одинаковы, поэтому масса каждого из этих элементов составляет $\frac{100-9{,}43}{2}=45{,}285\ \mathrm{г}$.

$$m(\mathrm{H})=9{,}43\ \mathrm{г};\quad m(\mathrm{C})=m(\mathrm{O})=45{,}285\ \mathrm{г}$$
2

Рассчитаем количества вещества атомов элементов.

$$n(\mathrm{H})=\frac{9{,}43\ \mathrm{г}}{1\ \mathrm{г/моль}}=9{,}43\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{C})=\frac{45{,}285\ \mathrm{г}}{12\ \mathrm{г/моль}}=3{,}77375\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{O})=\frac{45{,}285\ \mathrm{г}}{16\ \mathrm{г/моль}}=2{,}83031\ \mathrm{моль}$$
3

Делим полученные количества вещества на наименьшее значение и получаем простейшее соотношение атомов.

$$\mathrm{C:H:O}=\frac{3{,}77375}{2{,}83031}:\frac{9{,}43}{2{,}83031}:1\approx 1{,}333:3{,}333:1=4:10:3$$
4

Простейшая формула вещества — $\mathrm{C_4H_{10}O_3}$. Она соответствует насыщенному соединению без кратных связей и циклов. Реакция со свежеосаждённым $\mathrm{Cu(OH)_2}$ указывает на наличие нескольких гидроксильных групп. С учётом третичного атома углерода структура вещества имеет вид $\mathrm{HOCH_2C(OH)(CH_3)CH_2OH}$.

В молекуле три гидроксильные группы, поэтому при взаимодействии с избытком натрия замещаются три атома водорода в двух молекулах спирта и выделяются три молекулы водорода.

$$2\,\mathrm{HOCH_2C(OH)(CH_3)CH_2OH}+6\,\mathrm{Na}\rightarrow 2\,\mathrm{NaOCH_2C(ONa)(CH_3)CH_2ONa}+3\,\mathrm{H_2}\uparrow$$
Ответ

$\mathrm{C_4H_{10}O_3}$; структурная формула: $\mathrm{HOCH_2C(OH)(CH_3)CH_2OH}$; $2\,\mathrm{HOCH_2C(OH)(CH_3)CH_2OH}+6\,\mathrm{Na}\rightarrow 2\,\mathrm{NaOCH_2C(ONa)(CH_3)CH_2ONa}+3\,\mathrm{H_2}\uparrow$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Неверно принимают равные массовые доли углерода и кислорода.

Не переводят массы элементов в количества вещества.

Выбирают структуру без третичного атома углерода.

В реакции с натрием замещают не все три атома водорода гидроксильных групп.

Неправильно расставляют коэффициенты в уравнении реакции.

Закрепить приёмВ теме «Строение и классификация органических веществ» ещё 281 задача — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 33 ЕГЭ, химия

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Строение и классификация органических веществ»: в ней 282 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.