Решение: Определение формулы соли карбоновой кислоты
При сгорании 6,2 г органического вещества А образуется 5,04 л углекислого газа (н.у.), 4,05 г воды и 2,65 г карбоната натрия. При электролизе раствора этого вещества образуется органическое вещество Б, молекула которого содержит два третичных атома углерода, которые максимально удалены друг от друга.
На основании данных условия задачи:
1) проведите необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин, и установите молекулярную формулу вещества А;
2) составьте структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение электролиза раствора вещества А с получением вещества Б, используя структурные формулы органических веществ.
Решение по шагам
8 шаговВычислим количество вещества углекислого газа:
$$n(\mathrm{CO_2})=\dfrac{5{,}04\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}225\ \mathrm{моль}$$Количество вещества воды и атомов водорода в исходном веществе:
$$n(\mathrm{H_2O})=\dfrac{4{,}05\ \mathrm{г}}{18\ \mathrm{г/моль}}=0{,}225\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{H})=2n(\mathrm{H_2O})=0{,}450\ \mathrm{моль}$$Количество вещества карбоната натрия и натрия:
$$n(\mathrm{Na_2CO_3})=\dfrac{2{,}65\ \mathrm{г}}{106\ \mathrm{г/моль}}=0{,}025\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{Na})=2n(\mathrm{Na_2CO_3})=0{,}050\ \mathrm{моль}$$Общее количество атомов углерода учитывает углерод из углекислого газа и карбоната натрия:
$$n(\mathrm{C})=n(\mathrm{CO_2})+n(\mathrm{Na_2CO_3})=0{,}225+0{,}025=0{,}250\ \mathrm{моль}$$Определим массу и количество вещества кислорода по разности масс:
$$m(\mathrm{O})=6{,}2-0{,}250\cdot12-0{,}450\cdot1-0{,}050\cdot23=1{,}60\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{O})=\dfrac{1{,}60}{16}=0{,}100\ \mathrm{моль}$$Отношение количеств атомов элементов равно:
$$n(\mathrm{C}):n(\mathrm{H}):n(\mathrm{Na}):n(\mathrm{O})=0{,}250:0{,}450:0{,}050:0{,}100=5:9:1:2$$Следовательно, формула вещества А — $\mathrm{C_5H_9NaO_2}$. Это натриевая соль 2-метилбутановой кислоты, её структурная формула: $\mathrm{CH_3-CH_2-CH(CH_3)-COONa}$.
При электролизе раствора соли карбоновой кислоты образуются радикалы, которые соединяются между собой. Уравнение электролиза:
$$2\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)COONa}+2\mathrm{H_2O}\xrightarrow{\text{электролиз}}\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)-CH(CH_3)CH_2CH_3}+2\mathrm{CO_2}+2\mathrm{NaOH}+\mathrm{H_2}$$А: $\mathrm{C_5H_9NaO_2}$, структурная формула $\mathrm{CH_3-CH_2-CH(CH_3)-COONa}$; электролиз: $2\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)COONa}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)-CH(CH_3)CH_2CH_3}+2\mathrm{CO_2}+2\mathrm{NaOH}+\mathrm{H_2}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
При подсчёте углерода учитывают только углекислый газ и забывают углерод карбоната натрия.
Определяют формулу кислоты вместо формулы её натриевой соли.
Записывают неправильный продукт реакции Кольбе или не указывают структурные формулы органических веществ.