Дано (в СИ):
- Масса органического вещества = 4,61 г
- Объем углекислого газа (CO2) = 4,66 л (при нормальных условиях)
- Масса воды (H2O) = 1,44 г
- Масса карбоната натрия (Na2CO3) = 1,7 г
- Известно, что исходное вещество — это соль.
Найти:
1) Молекулярную формулу органического вещества.
2) Структурную формулу исходного вещества.
3) Уравнение реакции получения этой соли из соответствующего углеводорода и горячего водного раствора перманганата натрия.
Решение:
1) Молекулярная формула органического вещества
Шаг 1. Рассчитаем количество молей углекислого газа (CO2):
Молекулярная масса CO2 = 12 + 2 * 16 = 44 г/моль.
1 моль CO2 при нормальных условиях занимает 22,4 л.
Моль CO2 = 4,66 л / 22,4 л/моль = 0,208 моль.
Шаг 2. Рассчитаем количество молей воды (H2O):
Молекулярная масса H2O = 2 * 1 + 16 = 18 г/моль.
Моль H2O = 1,44 г / 18 г/моль = 0,08 моль.
Шаг 3. Рассчитаем количество молей карбоната натрия (Na2CO3):
Молекулярная масса Na2CO3 = 2 * 23 + 12 + 3 * 16 = 106 г/моль.
Моль Na2CO3 = 1,7 г / 106 г/моль = 0,0160 моль.
Шаг 4. Рассчитаем массовые доли элементов в органическом веществе:
- Из CO2: количество углерода (C) = 0,208 моль (углерод в CO2).
- Из H2O: количество водорода (H) = 2 * 0,08 моль = 0,16 моль.
- Из Na2CO3: количество углерода (C) = 1 моль углерода в Na2CO3 соответствует 1 молю органического вещества (химическая реакция с образованием CO2).
Итак, углерод (C) = 0,208 моль из CO2 + 0,016 моль из Na2CO3 = 0,224 моль.
Количество водорода (H) = 0,16 моль из H2O.
Шаг 5. Определим молекулярную формулу соли.
Мы имеем органическую соль, которая, вероятно, является карбонатом органического вещества. Основываясь на стехиометрии реакции горения, можно предположить, что это может быть соли органических кислот с натрием, например, соли уксусной кислоты. Молекулярная формула органического вещества, вероятно, имеет вид C2H3NaO2.
2) Структурная формула исходного вещества
Учитывая, что это соль, молекула может быть натриевой солью органической кислоты. Структурная формула исходного вещества будет:
CH3COONa (натриевая соль уксусной кислоты).
3) Уравнение реакции получения этой соли из соответствующего углеводорода и горячего водного раствора перманганата натрия
Натриевая соль уксусной кислоты (CH3COONa) может быть получена из углеводорода — этана (C2H6) — с участием горячего водного раствора перманганата натрия (NaMnO4). Перманганат натрия окисляет углеводород до уксусной кислоты (CH3COOH), которая затем образует натриевую соль. Уравнение реакции:
2C2H6 + 3NaMnO4 + 2H2O → 2CH3COONa + 3MnO2 + 4NaOH
Ответ:
1) Молекулярная формула органического вещества: C2H3NaO2
2) Структурная формула: CH3COONa
3) Уравнение реакции:
2C2H6 + 3NaMnO4 + 2H2O → 2CH3COONa + 3MnO2 + 4NaOH