Решение: Установление формулы анилина нитрата
При взаимодействии двух солей, одна из которых содержит органический катион, получено вещество $A$ и бромид серебра. При сгорании $3{,}12\ \text{г}$ вещества $A$ образуется $5{,}28\ \text{г}$ углекислого газа, $1{,}44\ \text{г}$ воды и $448\ \text{мл}$ азота (н. у.). На основании данных условия задачи выполните необходимые вычисления и установите молекулярную формулу вещества $A$, составьте его структурную формулу, однозначно отражающую порядок связи атомов в молекуле, и напишите уравнение реакции получения вещества $A$ при взаимодействии исходных солей. В уравнении используйте структурные формулы органических веществ.
Решение по шагам
7 шаговВычислим количество вещества углекислого газа и воды:
$$n(\mathrm{CO_2})=\frac{5{,}28\ \text{г}}{44\ \text{г/моль}}=0{,}12\ \text{моль};\quad n(\mathrm{H_2O})=\frac{1{,}44\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}=0{,}08\ \text{моль}$$Количество вещества атомов углерода и водорода в образце равно:
$$n(\mathrm{C})=0{,}12\ \text{моль};\quad n(\mathrm{H})=2\cdot0{,}08=0{,}16\ \text{моль}$$Найдём количество вещества азота. Объём 448 мл при н. у. соответствует 0,020 моль молекул азота, то есть 0,040 моль атомов азота:
$$n(\mathrm{N_2})=\frac{0{,}448\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}020\ \text{моль};\quad n(\mathrm{N})=0{,}040\ \text{моль}$$Определим массу и количество вещества кислорода по разности:
$$m(\mathrm{O})=3{,}12-(0{,}12\cdot12+0{,}16\cdot1+0{,}04\cdot14)=0{,}96\ \text{г};\quad n(\mathrm{O})=\frac{0{,}96}{16}=0{,}060\ \text{моль}$$Получим простейшее соотношение количеств атомов:
$$n(\mathrm{C}):n(\mathrm{H}):n(\mathrm{N}):n(\mathrm{O})=0{,}12:0{,}16:0{,}04:0{,}06=3:4:1:1{,}5=6:8:2:3$$Простейшая формула вещества $\mathrm{C_6H_8N_2O_3}$ имеет молярную массу $156\ \text{г/моль}$. Количество вещества образца равно $3{,}12/156=0{,}020\ \text{моль}$, поэтому простейшая формула является молекулярной.
$$M(\mathrm{C_6H_8N_2O_3})=156\ \text{г/моль}$$Вещество представляет собой нитрат анилия: катион анилия имеет строение $[\mathrm{C_6H_5NH_3}]^+$, а анион — $[\mathrm{NO_3}]^-$. Реакция обмена с образованием осадка бромида серебра:
$$[\mathrm{C_6H_5NH_3}]\mathrm{Br}+\mathrm{AgNO_3}\rightarrow[\mathrm{C_6H_5NH_3}]\mathrm{NO_3}+\mathrm{AgBr}\downarrow$$Молекулярная формула вещества $A$ — $\mathrm{C_6H_8N_2O_3}$; структурная формула — $[\mathrm{C_6H_5NH_3}]^+[\mathrm{NO_3}]^-$; уравнение: $[\mathrm{C_6H_5NH_3}]\mathrm{Br}+\mathrm{AgNO_3}\rightarrow[\mathrm{C_6H_5NH_3}]\mathrm{NO_3}+\mathrm{AgBr}\downarrow$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
При расчёте количества атомов азота не учитывают, что азот выделяется в виде молекул $\mathrm{N_2}$.
Записывают нейтральную молекулу вместо ионной формулы соли.
Не указывают осадок $\mathrm{AgBr}$ в уравнении реакции.
Записывают молекулярную формулу нитрата анилия без структурного разделения на катион и анион.