Решение: Термическое разложение соли кислоты
Соль органической кислоты содержит 4,35% водорода, 39,13% углерода, 34,78% кислорода и 21,74% кальция по массе. Известно, что при нагревании этой соли образуется карбонильное соединение.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу соли органической кислоты;
2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании этой соли (используйте структурную формулу органического вещества).
Решение по шагам
7 шаговПримем массу соли равной $100\ \text{г}$. Тогда массы элементов равны: $m(\mathrm{H})=4{,}35\ \text{г}$, $m(\mathrm{C})=39{,}13\ \text{г}$, $m(\mathrm{O})=34{,}78\ \text{г}$, $m(\mathrm{Ca})=21{,}74\ \text{г}$.
Вычислим количества вещества атомов элементов:
$$n(\mathrm{H})=\frac{4{,}35}{1}=4{,}35\ \text{моль};\quad n(\mathrm{C})=\frac{39{,}13}{12}=3{,}26\ \text{моль};\quad n(\mathrm{O})=\frac{34{,}78}{16}=2{,}17\ \text{моль};\quad n(\mathrm{Ca})=\frac{21{,}74}{40}=0{,}5435\ \text{моль}$$Разделим все значения на минимальное количество вещества $0{,}5435\ \text{моль}$:
$$\mathrm{H:C:O:Ca}=\frac{4{,}35}{0{,}5435}:\frac{3{,}26}{0{,}5435}:\frac{2{,}17}{0{,}5435}:\frac{0{,}5435}{0{,}5435}=8:6:4:1$$Молекулярная формула соли: $\mathrm{CaC_6H_8O_4}$. Такая формула соответствует кальциевой соли адипиновой кислоты.
Структурная формула соли имеет вид $\mathrm{Ca[^{-}OOC-(CH_2)_4-COO^{-}]}$; заряд двух карбоксилатных групп компенсируется ионом $\mathrm{Ca^{2+}}$.
При нагревании кальциевая соль адипиновой кислоты циклизуется с образованием циклопентанона и карбоната кальция.
$$\mathrm{Ca[^{-}OOC-(CH_2)_4-COO^{-}] \xrightarrow{\Delta} cyclopentanone + CaCO_3}$$В структурном виде органического продукта уравнение записывают так:
$$\mathrm{Ca[^{-}OOC-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-COO^{-}] \xrightarrow{\Delta} (CH_2)_4CO + CaCO_3}$$$\mathrm{CaC_6H_8O_4}$; структурная формула соли $\mathrm{Ca[^{-}OOC-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-COO^{-}]}$; $\mathrm{Ca[^{-}OOC-(CH_2)_4-COO^{-}] \xrightarrow{\Delta} (CH_2)_4CO + CaCO_3}$.
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 при расчёте массовых долей масса образца может быть принята равной $100\ \text{г}$.
Записывают формулу адипиновой кислоты $\mathrm{C_6H_{10}O_4}$ вместо формулы её кальциевой соли $\mathrm{CaC_6H_8O_4}$.
Неверно подбирают продукт реакции: при нагревании соли адипиновой кислоты образуется циклопентанон, а не линейный кетон.
Не указывают карбонат кальция среди продуктов реакции.