Решение: Установление формулы сложного эфира
При сгорании органического вещества А массой $4{,}0$ г получено $4{,}48$ л (н.у.) углекислого газа и $2{,}88$ г воды. Известно, что вещество А вступает в реакцию с раствором гидроксида бария при нагревании, в результате чего образуется предельный одноатомный спирт и соль, кислотный остаток которой содержит три атома углерода.
На основании данных условия задачи: 1) проведите необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин, и установите молекулярную формулу вещества А; 2) составьте возможную структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение реакции вещества А с раствором гидроксида бария при нагревании, используя структурные формулы органических веществ.
Решение по шагам
7 шаговВычислим количество вещества углекислого газа:
$$n(\mathrm{CO_2})=\dfrac{4{,}48\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}20\ \text{моль}$$В одной молекуле углекислого газа содержится один атом углерода, поэтому количество вещества атомов углерода равно $0{,}20$ моль, а их масса составляет:
$$m(\mathrm{C})=0{,}20\cdot12=2{,}40\ \text{г}$$Вычислим количество вещества воды и атомов водорода:
$$n(\mathrm{H_2O})=\dfrac{2{,}88}{18}=0{,}16\ \text{моль};\quad n(\mathrm{H})=2\cdot0{,}16=0{,}32\ \text{моль}$$Масса водорода равна $0{,}32$ г. Масса и количество вещества атомов кислорода в образце:
$$m(\mathrm{O})=4{,}0-2{,}40-0{,}32=1{,}28\ \text{г};\quad n(\mathrm{O})=\dfrac{1{,}28}{16}=0{,}08\ \text{моль}$$Отношение количеств атомов элементов:
$$n(\mathrm{C}):n(\mathrm{H}):n(\mathrm{O})=0{,}20:0{,}32:0{,}08=5:8:2$$Простейшая формула вещества — $\mathrm{C_5H_8O_2}$. С учётом реакции щелочного гидролиза и образования предельного одноатомного спирта вещество является этиловым эфиром пропеновой кислоты. Его структурная формула:
$$\mathrm{CH_2{=}CH{-}C(=O){-}O{-}CH_2CH_3}$$Запишем реакцию вещества с раствором гидроксида бария при нагревании:
$$2\,\mathrm{CH_2{=}CH{-}C(=O){-}O{-}CH_2CH_3}+\mathrm{Ba(OH)_2}\xrightarrow{t}2\,\mathrm{CH_3CH_2OH}+\mathrm{Ba[CH_2{=}CH{-}C(=O)O]_2}$$Молекулярная формула вещества А — $\mathrm{C_5H_8O_2}$; возможная структурная формула — $\mathrm{CH_2{=}CH{-}COO{-}CH_2CH_3}$; при нагревании образуются этанол и пропеноат бария.
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 количество атомов водорода в воде в два раза больше количества вещества воды.
Находят массу кислорода не по разности.
Записывают кислоту вместо её соли бария.
Нарушают коэффициенты в уравнении щелочного гидролиза сложного эфира.