Question

Органическое вещество содержит по  массе 55,2% углерода, 8% водорода, остальное приходится на кислород. Это вещество способно гидролизоваться в кислой среде с образованием двух веществ. Одно из них отвечает формуле С2Н4О2, а  другое содержит две гидроксильные группы у  крайних атомов углерода. На основании данных условия задачи: 1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества, и запишите молекулярную формулу органического вещества; 2) составьте структурную формулу исходного вещества; 3) напишите уравнение реакции гидролиза исходного вещества в кислой среде.

Answer 1

Дано (в СИ):
- Массовая доля углерода (C) = 55,2%
- Массовая доля водорода (H) = 8,0%
- Массовая доля кислорода (O) = 100% - 55,2% - 8,0% = 36,8%

Задача: найти молекулярную формулу органического вещества, его структурную формулу и уравнение гидролиза.

Найти:
1) Молекулярную формулу органического вещества
2) Структурную формулу исходного вещества
3) Уравнение реакции гидролиза

Решение:

1) Молекулярная формула органического вещества

Шаг 1. Определим количество молей каждого элемента в 100 г вещества.

- Масса углерода (C) = 55,2 г
  Молекулярная масса углерода = 12 г/моль
  Количество молей углерода = 55,2 г / 12 г/моль = 4,6 моль

- Масса водорода (H) = 8,0 г
  Молекулярная масса водорода = 1 г/моль
  Количество молей водорода = 8,0 г / 1 г/моль = 8 моль

- Масса кислорода (O) = 36,8 г
  Молекулярная масса кислорода = 16 г/моль
  Количество молей кислорода = 36,8 г / 16 г/моль = 2,3 моль

Шаг 2. Рассчитаем эмпирическую формулу вещества. Для этого делим количество молей каждого элемента на наименьшее значение:
- Углерод (C): 4,6 моль / 2,3 моль = 2
- Водород (H): 8 моль / 2,3 моль = 3,5 ≈ 4
- Кислород (O): 2,3 моль / 2,3 моль = 1
Таким образом, эмпирическая формула органического вещества - C2H4O.

Шаг 3. Поскольку молекулярная формула может быть кратной эмпирической, проверим молекулярную формулу, исходя из возможного гидролиза. Гидролиз в кислой среде приводит к образованию двух веществ: одно из которых имеет формулу C2H4O2 (это уксусная кислота), а другое — это вещество, содержащее две гидроксильные группы, расположенные у крайних атомов углерода (вероятно, это этиленгликоль).
Предполагаем, что молекулярная формула вещества — C4H6O2 (кратная эмпирической в два раза).
Ответ: молекулярная формула органического вещества — C4H6O2.

2) Структурная формула исходного вещества
Исходя из молекулярной формулы C4H6O2 и из того, что при гидролизе образуются уксусная кислота (C2H4O2) и этиленгликоль (C2H6O2), можно сделать вывод, что исходное вещество — это диэфир этиленгликоля и уксусной кислоты. Структурная формула:
CH3COOCH2CH2OH.

3) Уравнение гидролиза исходного вещества в кислой среде
Гидролиз этилового эфира уксусной кислоты в кислой среде приводит к образованию уксусной кислоты и этиленгликоля. Уравнение реакции гидролиза:
CH3COOCH2CH2OH + H2O → CH3COOH + HOCH2CH2OH.

Ответ:
1) Молекулярная формула органического вещества — C4H6O2.
2) Структурная формула — CH3COOCH2CH2OH.
3) Уравнение гидролиза:  
CH3COOCH2CH2OH + H2O → CH3COOH + HOCH2CH2OH.