Решение: Формула и получение вещества А
Органическое вещество А, содержащее по массе 57,5% углерода, 4,8% водорода, 21,9% кислорода и натрий, образуется при действии раствора щёлочи на вещество Б. Известно, что 1 моль вещества Б может прореагировать с 2 моль натрия, а заместители в молекуле вещества Б расположены у первого и третьего 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 получения вещества А при действии раствора щёлочи на вещество Б, используя структурные формулы органических веществ.
Решение по шагам
5 шаговМассовая доля натрия равна разности между 100% и суммой массовых долей остальных элементов:
$$w(\mathrm{Na})=100\%-57{,}5\%-4{,}8\%-21{,}9\%=15{,}8\%$$Для 100 г вещества А определим количества вещества элементов:
$$n(\mathrm{C})=\frac{57{,}5}{12}\approx4{,}79;\quad n(\mathrm{H})=\frac{4{,}8}{1}=4{,}8;\quad n(\mathrm{O})=\frac{21{,}9}{16}\approx1{,}37;\quad n(\mathrm{Na})=\frac{15{,}8}{23}\approx0{,}687$$Делим все найденные количества вещества на наименьшее значение и получаем простейшее соотношение атомов:
$$\mathrm{C:H:O:Na}\approx7:7:2:1$$Следовательно, молекулярная формула вещества А:
$$\mathrm{C_7H_7O_2Na}$$Вещество Б содержит две гидроксильные группы, расположенные у первого и третьего атомов углерода бензольного кольца, и метильный заместитель. Это 2-метилбензол-1,3-диол. При действии раствора гидроксида натрия одна гидроксильная группа превращается в фенолятную.
$$2\text{-}\mathrm{CH_3C_6H_3(OH)_2}+\mathrm{NaOH}\rightarrow2\text{-}\mathrm{CH_3C_6H_3(OH)(ONa)}+\mathrm{H_2O}$$Формула вещества А: $\mathrm{C_7H_7O_2Na}$; структурная формула: 2-метилбензол-1,3-диолят натрия, $\mathrm{CH_3C_6H_3(OH)(ONa)}$; уравнение: $2\text{-}\mathrm{CH_3C_6H_3(OH)_2}+\mathrm{NaOH}\rightarrow2\text{-}\mathrm{CH_3C_6H_3(OH)(ONa)}+\mathrm{H_2O}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают натрий как элемент, входящий в состав вещества А.
Неверно находят массовую долю натрия как остаток до 100%.
Записывают формулу вещества Б без двух гидроксильных групп, хотя оно реагирует с двумя молями натрия.
Указывают только молекулярную формулу без структурного изображения порядка связей.
Записывают реакцию полного замещения двух атомов водорода гидроксильных групп, хотя для получения вещества А требуется мононатриевая соль.