Решение: Установление формулы вещества А
Вещество А содержит 45,71% углерода, 30,48% кислорода, 21,90% натрия по массе и водород. Известно, что функциональные группы в веществе А максимально удалены друг от друга. При нагревании вещества А с гидроксидом натрия образуется вещество Б, которое не обесцвечивает бромную воду.
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, протекающей при нагревании вещества А с гидроксидом натрия, используя структурные формулы органических веществ.
Решение по шагам
5 шаговОпределяем массовую долю водорода:
$$w(\mathrm{H}) = 100 - 45{,}71 - 30{,}48 - 21{,}90 = 1{,}91\%$$Для 100 г вещества найдём количества атомов каждого элемента:
$$n(\mathrm{C})=\frac{45{,}71}{12}=3{,}809;\quad n(\mathrm{H})=\frac{1{,}91}{1}=1{,}91;\quad n(\mathrm{O})=\frac{30{,}48}{16}=1{,}905;\quad n(\mathrm{Na})=\frac{21{,}90}{23}=0{,}952$$Делим все значения на наименьшее количество вещества, получаем соотношение атомов:
$$\mathrm{C:H:O:Na}=4:2:2:1$$Следовательно, по массовым долям формальная эмпирическая формула имеет вид $\mathrm{C_4H_2NaO_2}$. Но для органической натриевой соли с двумя атомами кислорода и одной карбоксильной группой такая формула невозможна: после замещения атома водорода карбоксильной группы натрием должна сохраняться химически допустимая структура, а число атомов водорода не может быть равным двум при данном углеродном скелете и двух атомах кислорода.
Поэтому однозначно составить структурную формулу вещества А и уравнение его реакции с гидроксидом натрия по приведённым данным невозможно. Для решения необходима корректировка хотя бы одного из указанных массовых процентов или текста условия.
По указанным массовым долям получается формальная формула $\mathrm{C_4H_2NaO_2}$, но она химически несовместима с описанием обычного органического соединения; условие содержит ошибку и не имеет однозначного решения.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Игнорируют водород и используют сумму трёх указанных массовых долей как 100%.
Записывают формулу $\mathrm{C_4H_3NaO_2}$, хотя она не соответствует приведённой массовой доле водорода.
Пытаются подобрать структурную формулу, не проверяя валентность атомов и соответствие массовым долям.