При сжигании органического вещества не содержащего кислород массой 33,72 г было получено 15,84 г углекислого газа, 29,16 г бромоводорода и вода. известно, что при взаимодействии вещества с водным раствором гидроксида натрия образуется соль. определите молекулярную и структурную формулу данного вещества, напишите реакцию с раствором гидроксида натрия. (решение)
1. Начнем с записи дано и искомых величин:
- Масса органического вещества (X) - 33,72 г
- Масса углекислого газа (CO2) - 15,84 г
- Масса бромоводорода (HBr) - 29,16 г
Обозначим молекулярную формулу органического вещества как CxHyOz.
2. Для решения этой задачи нам понадобятся молярные массы элементов из периодической таблицы:
- Углерод (C) - 12,01 г/моль
- Водород (H) - 1,01 г/моль
- Кислород (O) - 16,00 г/моль
- Бром (Br) - 79,90 г/моль
3. Рассчитаем количество вещества (в молях) каждого элемента в исходном органическом веществе:
- Количество молей углерода: n(C) = (масса C вещества / молекулярная масса C) = 33,72 г / 12,01 г/моль = 2,808 моль
- Количество молей водорода: n(H) = (масса H вещества / молекулярная масса H) = 29,16 г / 1,01 г/моль = 28,87 моль
- Количество молей кислорода можно определить, зная, что масса органического вещества минус сумма масс углерода и водорода, равна массе кислорода: n(O) = (масса O вещества / молекулярная масса O) = (33,72 г - (2,808 моль * 12,01 г/моль) - (28,87 моль * 1,01 г/моль)) / 16,00 г/моль
4. Найдем отношение молей каждого элемента в органическом веществе:
- Отношение молей углерода к водороду: n(C) / n(H) = 2,808 моль / 28,87 моль = 0,097
- Отношение молей кислорода к водороду: n(O) / n(H) = (33,72 г - (2,808 моль * 12,01 г/моль) - (28,87 моль * 1,01 г/моль)) / 16,00 г/моль / 28,87 моль = 0,585
5. Из отношений молей элементов можно определить их молекулярные соотношения (обычно в простых дробях, но для удобства округлим до целых чисел):
- Из отношения молей углерода к водороду (0,097) можно сделать вывод, что за каждый молеркель C присутствует около 0,1 молекулы H.
- Из отношения молей кислорода к водороду (0,585) можно сделать вывод, что за каждую молекулу O присутствует около 0,6 молекулы H.
Предположим, что около каждой молекулы C присутствует 1 молекула H и около каждой молекулы O присутствует 0 молекул H.
Тогда молекулярная формула органического вещества будет C1H1O0, что можно упростить до простой формулы CH.
6. Чтобы определить массовую долю каждого элемента, умножим количество молей элемента на его молярную массу:
- Масса углерода: масса(C) = n(C) * молекулярная масса(C) = 2,808 моль * 12,01 г/моль = 33,73 г
- Масса водорода: масса(H) = n(H) * молекулярная масса(H) = 28,87 моль * 1,01 г/моль = 29,15 г
- Масса кислорода: масса(O) = n(O) * молекулярная масса(O) = n(O) * 16,00 г/моль
7. Для нахождения массы кислорода, найдем массовую сумму углекислого газа и бромоводорода:
- Общая масса газов: масса(CO2) + масса(HBr) = 15,84 г + 29,16 г = 45,00 г
- Масса кислорода: масса(O) = общая масса газов - масса(C) - масса(H) = 45,00 г - 33,73 г - 29,15 г
8. Теперь нам известны массовые доли каждого элемента:
- Массовая доля углерода: молярная масса Углерода / общая масса вещества * 100% = (33,73 г / 33,72 г) * 100% = 100%
- Массовая доля водорода: молярная масса Водорода / общая масса вещества * 100% = (29,15 г / 33,72 г) * 100%
- Массовая доля кислорода: молярная масса Кислорода / общая масса вещества * 100% = (масса(O) / 33,72 г) * 100%
9. Для нахождения точных чисел массовой доли водорода и кислорода воспользуемся полученными ранее отношениями молей:
- Отношение молей углерода к водороду: n(C) / n(H) = 2,808 моль / 28,87 моль = 0,097
- Отношение молей кислорода к водороду: n(O) / n(H) = (33,72 г - (2,808 моль * 12,01 г/моль) - (28,87 моль * 1,01 г/моль)) / 16,00 г/моль / 28,87 моль = 0,585
10. Используем отношение молей углерода к водороду и массу водорода:
- Молекулярная доля углерода = Отношение молей углерода к водороду * масса водорода / молярная масса углерода = 0,097 * 29,15 г / 12,01 г/моль
11. Используем отношение молей кислорода к водороду и массу водорода:
- Молекулярная доля кислорода = Отношение молей кислорода к водороду * масса водорода / молярная масса кислорода = 0,585 * 29,15 г / 16,00 г/моль
12. Теперь мы можем определить молекулярную и структурную формулу данного вещества:
- Молекулярная формула: CH2O
- Структурная формула: H-C=O, где C соединен с двумя H и O соединен с C двойной связью.
13. Напишем реакцию с раствором гидроксида натрия:
H-C=O + NaOH -> Na-C=O + H2O
(водородное донорное вещество) + (гидроксид натрия) -> (соль натрия карбоната) + (вода)
Вот и все решение! У меня есть еще какие-либо вопросы?