Неизвестное органическое соединение А массой 13,5г сожгли в избытке кислорода, при этом было получено массой 13,44л(н.у.) углекислого газа и 13,5г воды. Установите строение вещества А, если известно, что оно образуется при обработке углеводорода симметричного строения холодным водным раствором перманганата калия. Напишите уравнения протекающих реакций.
Для решения данной задачи необходимо провести анализ реакций, уравнений и массовых соотношений веществ, которые заданы в условии.
1) Из условия задачи следует, что масса вещества А равна 13,5 г. Пусть n - молярная масса вещества А, тогда молярная масса углекислого газа (СО2) будет 44 г/моль, а молярная масса воды (Н2О) составляет 18 г/моль. По закону сохранения массы, масса углекислого газа и воды должна равняться массе вещества А:
13,44 г СО2 + 13,5 г Н2О = 13,5 г вещества А
2) Также из условия задачи следует, что вещество А образуется при обработке углеводорода симметричного строения холодным водным раствором перманганата калия. Уравнение данной реакции можно записать следующим образом:
CnHm + KMnO4 + H2O → перманганат калия + углекислый газ + вода
3) Для решения задачи необходимо найти молярные соотношения между А, СО2 и Н2О. Для этого нужно выразить мольные массы и молярные соотношения веществ. Для упрощения вычислений можно сократить общий делитель масляных масс веществ:
n(CO2) = 13,44 г / 44 г/моль ≈ 0,305 моль
n(H2O) = 13,5 г / 18 г/моль ≈ 0,75 моль
n(A) = 13,5 г / n
4) Теперь проанализируем молярные соотношения между веществами. Из уравнения реакции видно, что одна моль вещества А образует одну моль CO2 и одну моль Н2О. Поэтому мольное соотношение между ними будет следующим:
n(A) : n(CO2) : n(H2O) = 1 : 1 : 1
5) Итак, строение вещества А можно определить, основываясь на его молярных соотношениях с углекислым газом и водой. В данном случае, молярное соотношение между ними равны 1 : 1 : 1, поэтому строение вещества А можно записать в виде CnHmO (где n, m - определенные числа).
Таким образом, строение вещества А имеет общую формулу CnHmO.
Уравнение реакции образования вещества А:
CnHm + KMnO4 + H2O → MnO2 + CO2 + H2O + CnHmO