Question

При сгорании органического вещества массой 13,5  г образовалось 12,92 л углекислого газа, 11,4 г воды и 1,3 л азота. Известно, что исходное вещество подвергается гидролизу в щелочной среде с образованием первичного спирта и соли некой кислоты, причем в спирте атомов углерода больше, чем в кислоте. 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 растворе гидроксида калия.

Answer 1

дано:  
Масса органического вещества = 13,5 г  
Объем углекислого газа (CO2) = 12,92 л  
Масса воды (H2O) = 11,4 г  
Объем азота (N2) = 1,3 л  

найти:  
1) Молекулярную формулу органического вещества.  
2) Структурную формулу исходного вещества.  
3) Уравнение реакции гидролиза исходного вещества в растворе гидроксида калия.  

решение:

1. Найдем количество вещества углекислого газа, воды и азота.

   Для CO2:
   n(CO2) = V / Vm = 12,92 л / 22,4 л/моль ≈ 0,578 моль.

   Для H2O:
   n(H2O) = масса / молярная масса = 11,4 г / 18 г/моль ≈ 0,633 моль.

   Для N2:
   n(N2) = V / Vm = 1,3 л / 22,4 л/моль ≈ 0,058 моль.

2. Напишем общий уравнение сгорания органического вещества (C_xH_y):
   C_xH_y + a O2 → b CO2 + c H2O + d N2,

   где a, b, c, d - коэффициенты.

   Из уравнения следует:
   - Количество углерода (C) в CO2: b = x.
   - Количество водорода (H) в H2O: 2c = y.
   - Азот остается без изменения.

   Подставим известные значения:
   b = n(CO2) = 0,578 моль (углерод из CO2)  
   c = n(H2O) / 2 = 0,633 / 2 = 0,3165 моль (водород из H2O)  
   d = n(N2) = 0,058 моль (азот).

3. У нас 1 моль вещества сгорает, и на основании массы органического вещества можем записать:

   x * M(C) + y * M(H) = 13,5 г,
   где M(C) = 12 г/моль, M(H) = 1 г/моль.

   Тогда:
   0,578 * 12 + 0,3165 * 2 = 13,5 г
   6,936 + 0,633 = 13,5 г.

   Теперь, подставляя x и y, мы получаем:
   x = 2 (число атомов углерода), y = 5 (число атомов водорода).  
   Таким образом, молекулярная формула органического вещества: C2H5.

4. Структурная формула исходного вещества (например, этанол):
   CH3-CH2-OH.

5. Уравнение реакции гидролиза в растворе гидроксида калия:
   C2H5X + KOH → C2H5OH + KX,
   где X - радикал, образующий соль.

ответ:  
1) Молекулярная формула органического вещества: C2H5.  
2) Структурная формула исходного вещества: CH3-CH2-OH.  
3) Уравнение реакции гидролиза: C2H5X + KOH → C2H5OH + KX.