Шешімі: Установление формулы аминокислоты
При сгорании 7,35 г органического вещества $A$ образуется 5,6 л (н.у.) углекислого газа, 4,05 г воды, 0,56 л (н.у.) азота. Известно, что вещество $A$ имеет неразветвлённый углеродный скелет, содержит три функциональные группы, при этом азотсодержащая группа находится в $\alpha$-положении к одной из кислородсодержащих групп. Вещество $A$ может реагировать как с гидроксидом калия, так и с соляной кислотой.
На основании данных условия задачи:
1) проведите необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин, и установите молекулярную формулу вещества $A$;
2) составьте структурную формулу вещества $A$, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции вещества $A$ с избытком гидроксида калия, используя структурные формулы органических веществ.
Шешім по шагам
8 қадамНаходим количество вещества углекислого газа:
$$n(\mathrm{CO_2})=\dfrac{5{,}6\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}25\ \mathrm{моль}$$Следовательно, количество вещества атомов углерода равно $0,25$ моль, а их масса составляет:
$$m(\mathrm{C})=0{,}25\ \mathrm{моль}\cdot12\ \mathrm{г/моль}=3{,}00\ \mathrm{г}$$Находим количество вещества воды и атомов водорода:
$$n(\mathrm{H_2O})=\dfrac{4{,}05\ \mathrm{г}}{18\ \mathrm{г/моль}}=0{,}225\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{H})=2\cdot0{,}225=0{,}45\ \mathrm{моль}$$Находим количество вещества азота и массу азота:
$$n(\mathrm{N_2})=\dfrac{0{,}56\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}025\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{N})=0{,}050\ \mathrm{моль};\quad m(\mathrm{N})=0{,}050\cdot14=0{,}70\ \mathrm{г}$$Масса и количество вещества кислорода в исходном веществе:
$$m(\mathrm{O})=7{,}35-3{,}00-0{,}45-0{,}70=3{,}20\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{O})=\dfrac{3{,}20}{16}=0{,}20\ \mathrm{моль}$$Отношение количеств атомов элементов равно $0,25:0,45:0,05:0,20=5:9:1:4$. Поэтому простейшая и молекулярная формула вещества — $\mathrm{C_5H_9NO_4}$.
Три функциональные группы — это две карбоксильные группы и одна аминогруппа. С учётом неразветвлённого скелета и $\alpha$-положения аминогруппы подходит глутаминовая кислота:
$$\mathrm{HOOC{-}CH(NH_2){-}CH_2{-}CH_2{-}COOH}$$При взаимодействии с избытком гидроксида калия нейтрализуются обе карбоксильные группы:
$$\mathrm{HOOC{-}CH(NH_2){-}CH_2{-}CH_2{-}COOH+2KOH\rightarrow KOOC{-}CH(NH_2){-}CH_2{-}CH_2{-}COOK+2H_2O}$$$\mathrm{C_5H_9NO_4}$; структурная формула: $\mathrm{HOOC{-}CH(NH_2){-}CH_2{-}CH_2{-}COOH}$; $\mathrm{HOOC{-}CH(NH_2){-}CH_2{-}CH_2{-}COOH+2KOH\rightarrow KOOC{-}CH(NH_2){-}CH_2{-}CH_2{-}COOK+2H_2O}$.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают, что из одной молекулы азота образуются два атома азота.
Находят число атомов водорода по количеству молекул воды без умножения на два.
Неправильно определяют массу кислорода: её находят по разности масс всех элементов.
Записывают реакцию только с одной карбоксильной группой, хотя гидроксид калия взят в избытке.