При сгорании 3 г органического вещества, получили 5,04 л углекислого газа (н. у.) и 2,7 г воды. Известно, что при окислении
— Выполните необходимые расчеты для определения молекулярной формулы органического вещества.
— Запишите молекулярную формулу исходного органического вещества.
— Создайте структурную формулу этого вещества, явно отображающую порядок связей атомов в его молекуле.
— Напишите уравнение реакции окисления этого вещества сернокислым раствором перманганата калия, используя структурные формулы органических веществ.
Пояснение: Для определения молекулярной формулы органического вещества, нужно воспользоваться стехиометрическими расчетами. В данной задаче нам известно, что при сгорании 3 г органического вещества образуется 5,04 л углекислого газа (н.у.) и 2,7 г воды.
Сначала найдем количество молей углекислого газа. Для этого воспользуемся уравнением идеального газа:
n(углекислый газ) = V(углекислого газа) / Vm,
где Vm — молярный объем газа (при нормальных условиях равен 22,4 л).
n(углекислый газ) = 5,04 л / 22,4 л/моль = 0,225 моль.
Затем найдем количество молей воды:
n(вода) = m(воды) / M(воды),
где M(воды) — молярная масса воды.
n(вода) = 2,7 г / 18 г/моль = 0,15 моль.
Согласно уравнению реакции, каждая молекула исходного органического вещества при сгорании выделяет 2 молекулы углекислого газа и 1 молекулу воды. Таким образом, можно сформулировать пропорцию:
2n(углекислого газа) = n(исходного вещества).
Подставляя значения, получаем:
2 * 0,225 моль = n(исходного вещества),
n(исходного вещества) = 0,45 моль.
Для определения молекулярной формулы, нужно вычислить отношение количества атомов углерода и водорода в молекуле органического вещества.
Находим количество молей углерода:
n(C) = m(C) / M(C),
где m(C) — масса углерода в органическом веществе, M(C) — молярная масса углерода.
m(C) = n(исходного вещества) * M(C) = 0,45 моль * 12 г/моль = 5,4 г.
Аналогично находим количество молей водорода:
n(H) = m(H) / M(H),
где m(H) — масса водорода в органическом веществе, M(H) — молярная масса водорода.
m(H) = n(исходного вещества) * M(H) = 0,45 моль * 1 г/моль = 0,45 г.
После вычислений получаем, что в органическом веществе содержится 5,4 г углерода и 0,45 г водорода. Теперь рассмотрим отношение атомов углерода к водороду:
Отношение = масса углерода / масса водорода = 5,4 г / 0,45 г = 12.
Таким образом, молекулярная формула органического вещества будет C12H.
Молекулярная формула: C12H.
Структурная формула: (CH2)11-CH3. В этой формуле 12 атомов углерода соединены в одну цепочку, на каждый атом углерода, кроме первого, приходится по 2 атома водорода.
Уравнение реакции окисления: 2C12H + 39KMnO4 + 87H2SO4 → 24H2O + 39MnSO4 + 24CO2. В этом уравнении мы использовали 39 молей перманганата калия и 87 молей серной кислоты для полного окисления 2 молекул органического вещества C12H.
Совет: Чтобы лучше понять и запомнить материал, рекомендуется изучить основные понятия органической химии, такие как моль, молярная масса, стехиометрия и пересчетные коэффициенты в уравнениях реакций. Также полезно пройти дополнительные упражнения, чтобы закрепить материал на практике.
Практика: Найдите количество молей углекислого газа, образующегося при сгорании 5 г органического вещества, если известно, что 2 г органического вещества дают 2,8 л углекислого газа (нормальные условия). (Ответ: 0,28 моль)