РУҚА
33

Решение: Окисление о-ксилола перманганатом

ЕГЭ · Химия · Задание 33 · Углеводороды
ВысокаяФИПИA4B57CРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 8 шагов
Условие

При сгорании 5,30 г органического вещества получили 8,96 л углекислого газа (н.у.) и 4,5 г воды. Известно, что при окислении этого вещества сернокислым раствором перманганата калия образуется двухосновная кислота, карбоксильные группы в молекуле которой расположены у соседних атомов углерода, а углекислый газ не выделяется. На основании данных условия установите молекулярную формулу органического вещества, составьте возможную структурную формулу вещества и напишите уравнение его окисления сернокислым раствором перманганата калия.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

8 шагов
1

Вычислим количество вещества углекислого газа при нормальных условиях:

$$n(\mathrm{CO_2})=\dfrac{V(\mathrm{CO_2})}{V_m}=\dfrac{8{,}96\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}40\ \text{моль}$$
2

Количество вещества атомов углерода в исходном веществе равно количеству вещества углекислого газа:

$$n(\mathrm{C})=0{,}40\ \text{моль}$$
3

Вычислим количество вещества воды и атомов водорода:

$$n(\mathrm{H_2O})=\dfrac{4{,}5\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}=0{,}25\ \text{моль};\quad n(\mathrm{H})=2n(\mathrm{H_2O})=0{,}50\ \text{моль}$$
4

Соотношение атомов углерода и водорода в веществе равно $0{,}40:0{,}50=4:5$. Эмпирическая формула вещества — $\mathrm{C_4H_5}$.

5

Массы углерода и водорода в образце составляют:

$$m(\mathrm{C})=0{,}40\cdot12=4{,}80\ \text{г};\quad m(\mathrm{H})=0{,}50\cdot1=0{,}50\ \text{г}$$
6

Сумма масс углерода и водорода равна массе исходного вещества: $4{,}80+0{,}50=5{,}30\ \text{г}$, поэтому вещество является углеводородом. Молекулярная формула, согласующаяся с условием окисления, — $\mathrm{C_8H_{10}}$.

7

Двухосновная кислота с соседними карбоксильными группами — фталевая кислота. Без выделения углекислого газа она образуется при окислении $о$-ксилола, у которого обе метильные группы превращаются в карбоксильные.

Уравнение окисления в кислой среде:

$$5\,\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}+12\,\mathrm{KMnO_4}+18\,\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow5\,\mathrm{C_6H_4(COOH)_2}+12\,\mathrm{MnSO_4}+6\,\mathrm{K_2SO_4}+28\,\mathrm{H_2O}$$
Ответ

Молекулярная формула вещества — $\mathrm{C_8H_{10}}$; возможная структурная формула — $о$-$\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$ (о-ксилол). При окислении образуется фталевая кислота: $5\,\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}+12\,\mathrm{KMnO_4}+18\,\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow5\,\mathrm{C_6H_4(COOH)_2}+12\,\mathrm{MnSO_4}+6\,\mathrm{K_2SO_4}+28\,\mathrm{H_2O}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать, что количество вещества атомов водорода в два раза больше количества вещества воды.

Выбрать этилбензол: при его окислении образуется одноосновная бензойная кислота и выделяется углекислый газ.

Неверно расположить метильные группы: карбоксильные группы в продукте должны находиться у соседних атомов углерода.

Нарушить коэффициенты в уравнении окисления в кислой среде.

Закрепить приёмВ теме «Углеводороды» ещё 142 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 33 ЕГЭ, химия

Разбор этой задачи разложен на 8 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Углеводороды»: в ней 143 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.