Дано:
Масса органического вещества = 12,96 г
Масса углекислого газа (CO2) = 36,96 г
Масса воды (H2O) = 8,64 г
Исходное вещество взаимодействует с калием, но не реагирует с гидроксидом калия.
Найти:
Молекулярную формулу органического вещества
Структурную формулу органического вещества
Уравнение реакции вещества с перманганатом калия в кислой среде
Решение:
Шаг 1: Определим состав органического вещества
Предположим, что органическое вещество состоит из углерода (C), водорода (H) и кислорода (O).
Из массы углекислого газа (CO2) можно вычислить количество углерода (C).
Из массы воды (H2O) можно вычислить количество водорода (H).
1. Количество углерода (C):
Молекулярная масса CO2 = 44 г/моль
Количество вещества углекислого газа:
n(CO2) = 36,96 г / 44 г/моль = 0,84 моль
Так как в 1 моль CO2 содержится 1 моль углерода, то количество углерода в веществе равно 0,84 моль.
Масса углерода:
m(C) = 0,84 моль * 12 г/моль = 10,08 г
2. Количество водорода (H):
Молекулярная масса воды (H2O) = 18 г/моль
Количество вещества воды:
n(H2O) = 8,64 г / 18 г/моль = 0,48 моль
Так как в 1 моль воды содержится 2 моль водорода, количество водорода равно:
Количество водорода = 2 * 0,48 моль = 0,96 моль
Масса водорода:
m(H) = 0,96 моль * 1 г/моль = 0,96 г
3. Определим количество кислорода (O):
Масса кислорода в органическом веществе = масса органического вещества - масса углерода - масса водорода
m(O) = 12,96 г - 10,08 г - 0,96 г = 1,92 г
Количество кислорода:
n(O) = 1,92 г / 16 г/моль = 0,12 моль
Шаг 2: Составим молекулярную формулу органического вещества
Количество углерода (C) = 0,84 моль
Количество водорода (H) = 0,96 моль
Количество кислорода (O) = 0,12 моль
Теперь найдем минимальное соотношение этих элементов в веществе, поделив каждое количество вещества на наименьшее из них (0,12 моль):
- C: 0,84 моль / 0,12 моль = 7
- H: 0,96 моль / 0,12 моль = 8
- O: 0,12 моль / 0,12 моль = 1
Таким образом, молекулярная формула органического вещества: C7H8O.
Шаг 3: Структурная формула органического вещества
Молекула C7H8O соответствует бензиловому спирту (C6H5CH2OH). Это органическое вещество состоит из фенильной группы (C6H5) и -CH2OH (группы -CH2OH).
Структурная формула вещества:
C6H5-CH2OH
Шаг 4: Уравнение реакции с перманганатом калия в кислой среде
В кислой среде перманганат калия (KMnO4) окисляет бензиловый спирт (C6H5CH2OH) до бензойной кислоты (C6H5COOH).
Уравнение реакции:
3 C6H5CH2OH + 4 KMnO4 + 4 H2SO4 → 3 C6H5COOH + 4 MnSO4 + 4 K2SO4 + 4 H2O
Ответ:
1) Молекулярная формула органического вещества: C7H8O.
2) Структурная формула органического вещества: C6H5-CH2OH (бензиловый спирт).
3) Уравнение реакции с перманганатом калия в кислой среде:
3 C6H5CH2OH + 4 KMnO4 + 4 H2SO4 → 3 C6H5COOH + 4 MnSO4 + 4 K2SO4 + 4 H2O