Question

При сжигании органического вещества А массой 3,45 г получено 2,20 г углекислого газа, 1,35 г воды и 560 мл (н.у.) азота. Вещество А образуется при действии разбавленной азотной кислоты на натриевую соль Б. Напишите уравнение реакции получения вещества А при взаимодействии натриевой соли Б с азотной кислотой. На основании данных условия задания: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу органического вещества; 2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: по продуктам сгорания найти количество каждого элемента, определить молекулярную формулу, затем на основе условия о натриевой соли и азотной кислоте установить структуру как нитрат аланина.

**Шаг 1. Вычисление количеств элементов из продуктов сгорания.**

Количество молей $\ce{CO2}$:
$$n(\ce{CO2}) = \frac{m(\ce{CO2})}{M(\ce{CO2})} = \frac{2{,}20}{44} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Количество молей $\ce{H2O}$:
$$n(\ce{H2O}) = \frac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} = \frac{1{,}35}{18} = 0{,}075 	ext{ моль}$$

Количество молей $\ce{N2}$:
$$n(\ce{N2}) = \frac{V(\ce{N2})}{V_m} = \frac{0{,}560}{22{,}4} = 0{,}025 	ext{ моль}$$

**Шаг 2. Определение количеств атомов в молекуле.**

Количество молей углерода:
$$n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Количество молей водорода:
$$n(\ce{H}) = 2n(\ce{H2O}) = 2 \cdot 0{,}075 = 0{,}15 	ext{ моль}$$

Количество молей азота:
$$n(\ce{N}) = 2n(\ce{N2}) = 2 \cdot 0{,}025 = 0{,}05 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Вычисление массы кислорода.**

Массы элементов:
$$m(\ce{C}) = 0{,}05 \cdot 12 = 0{,}6 	ext{ г}$$
$$m(\ce{H}) = 0{,}15 \cdot 1 = 0{,}15 	ext{ г}$$
$$m(\ce{N}) = 0{,}05 \cdot 14 = 0{,}7 	ext{ г}$$

Масса кислорода:
$$m(\ce{O}) = 3{,}45 - 0{,}6 - 0{,}15 - 0{,}7 = 2 	ext{ г}$$

Количество молей кислорода:
$$n(\ce{O}) = \frac{2}{16} = 0{,}125 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Нахождение простейшей формулы.**

Мольное соотношение:
$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{O}) : n(\ce{N}) = 0{,}05 : 0{,}15 : 0{,}125 : 0{,}05$$

Делим на наименьшее (0,05):
$$1 : 3 : 2{,}5 : 1$$

Умножаем на 2:
$$2 : 6 : 5 : 2$$

Простейшая формула: $\ce{C2H6O5N2}$

**Шаг 5. Определение молекулярной формулы.**

Молярная масса простейшей формулы: $M = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 5 \cdot 16 + 2 \cdot 14 = 24 + 6 + 80 + 28 = 138$ г/моль.

Молярная масса вещества А совпадает с молярной массой простейшей формулы, поэтому молекулярная формула: $\ce{C2H6O5N2}$

**Шаг 6. Установление структуры.**

По условию вещество А образуется при действии разбавленной азотной кислоты на натриевую соль Б. Высокое содержание кислорода указывает на нитрат аминокислоты. Натриевая соль Б — натриевая соль аланина $\ce{CH3CH(NH2)COONa}$. Вещество А — нитрат аланина.

Структурная формула вещества А:

$$\ce{CH3-CH(NH3^+NO3^-)-COOH}$$

или в развёрнутом виде:

$$\ce{CH3-CH(NH3NO3)-COOH}$$

**Шаг 7. Уравнение реакции.**

$$\ce{CH3CH(NH2)COONa + 2HNO3 -> CH3CH(NH3NO3)COOH + NaNO3}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/fSFV5R6Rquq10XIvwpS8CmCZglq3I90dLgbGAMIH.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/rM87VpmrFCSu1ek3BjUc4CZx1ZY86FPf60ZPnJY3.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии