Дано:
- Масса смеси аминокислот: 31,1 г
- Объем кислорода для сжигания: 43,12 л (н. у.)
- Масса первой аминокислоты: 3,65 г
- Объем газа, полученного при реакции с азотистой кислотой: 1,12 л (н. у.)
- Масса второй аминокислоты: 13,2 г
- Масса гидроксида калия для полного взаимодействия: 4,48 г
Найти:
1. Строение аминокислот в смеси.
2. Массовые доли аминокислот.
Решение:
1. Найдем количество молей кислорода, необходимого для сжигания смеси:
n_O2 = V / V_m = 43,12 л / 22,4 л/моль = 1,925 моль О2.
2. Общая реакция сжигания аминокислот может быть представлена как:
R1 - NH2 + O2 → CO2 + H2O + N2
R2 - NH2 + O2 → CO2 + H2O + N2.
3. Поскольку 1 моль кислорода сгорает с образованием продуктов, можно делать вывод о том, сколько углерода содержится в смеси, основываясь на количестве кислорода.
4. Теперь найдем общее количество углерода в смеси:
Если предположить, что каждая аминокислота содержит C атомов, то:
n_C = n_O2 * 2 (так как на 1 моль O2 приходится 2 моль CO2).
5. Таким образом, общее количество углерода:
n_C = 1,925 моль O2 * 2 = 3,85 моль CO2.
6. Далее, из расчета на массу:
M_C = 12 г/моль,
m_C = n_C * M_C = 3,85 моль * 12 г/моль = 46,2 г углерода.
7. Теперь рассчитаем количество моль первой аминокислоты, используя реакцию с азотистой кислотой:
R—NH2 + HNO2 → R—OH + N2 + H2O.
8. Объем газа, выделяющегося в реакции, соответствует 1,12 л, что приводит к:
n_N2 = 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль N2.
9. Это значит, что 0,05 моль первой аминокислоты реагировало, следовательно:
m_аминокислоты_1 = n_аминокислоты_1 * M_аминокислоты_1.
10. Учитывая массу 3,65 г, найдем ее эквивалентную массу:
M_аминокислоты_1 = 3,65 г / 0,05 моль = 73 г/моль.
11. Теперь определим вторую аминокислоту по массе гидроксида калия:
KOH реагирует с аминокислотами, образуя соли:
n_KOH = 4,48 г / 56,1 г/моль = 0,08 моль.
12. Поскольку на 1 моль аминокислоты необходимо 1 моль KOH, то:
n_аминокислоты_2 = 0,08 моль, и масса получается:
m_аминокислоты_2 = n_аминокислоты_2 * M_аминокислоты_2 = 13,2 г.
13. Определим массовую долю каждой аминокислоты в смеси:
m_аминокислоты_1 = 3,65 г, m_аминокислоты_2 = 13,2 г.
m_смеси = m_аминокислоты_1 + m_аминокислоты_2 = 3,65 г + 13,2 г = 16,85 г.
14. Для массы смеси 31,1 г остается еще одна часть аминокислоты (31,1 г - 16,85 г):
m_аминокислоты_3 = 31,1 г - 16,85 г = 14,25 г.
Ответ:
Структура аминокислот: первая аминокислота - серин (C3H7NO3), вторая аминокислота - валин (C5H11NO2).