Question

При сжигании органического вещества А массой 4,56 г получено 3,96 г углекислого газа, 2,16 г воды и 672 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, а затем на основе условия о натриевой соли и азотной кислоте установить структуру как нитрат аминокислоты.

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

Количество вещества $\ce{CO2}$:

$$n(\ce{CO2}) = \frac{m(\ce{CO2})}{M(\ce{CO2})} = \frac{3{,}96}{44} = 0{,}09 	ext{ моль}$$

Количество вещества $\ce{H2O}$:

$$n(\ce{H2O}) = \frac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} = \frac{2{,}16}{18} = 0{,}12 	ext{ моль}$$

Количество вещества $\ce{N2}$:

$$n(\ce{N2}) = \frac{V(\ce{N2})}{V_m} = \frac{0{,}672}{22{,}4} = 0{,}03 	ext{ моль}$$

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

$$n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}09 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{H}) = 2n(\ce{H2O}) = 2 \cdot 0{,}12 = 0{,}24 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{N}) = 2n(\ce{N2}) = 2 \cdot 0{,}03 = 0{,}06 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Вычисление массы кислорода.**

Массы элементов:

$$m(\ce{C}) = 0{,}09 \cdot 12 = 1{,}08 	ext{ г}$$

$$m(\ce{H}) = 0{,}24 \cdot 1 = 0{,}24 	ext{ г}$$

$$m(\ce{N}) = 0{,}06 \cdot 14 = 0{,}84 	ext{ г}$$

Масса кислорода:

$$m(\ce{O}) = 4{,}56 - 1{,}08 - 0{,}24 - 0{,}84 = 2{,}4 	ext{ г}$$

$$n(\ce{O}) = \frac{2{,}4}{16} = 0{,}15 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Нахождение простейшей формулы.**

Соотношение молей элементов:

$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{O}) : n(\ce{N}) = 0{,}09 : 0{,}24 : 0{,}15 : 0{,}06$$

Разделим на наименьшее (0,03):

$$3 : 8 : 5 : 2$$

Простейшая формула: $\ce{C3H8O5N2}$

**Шаг 5. Определение молекулярной формулы.**

Молярная масса простейшей формулы: $M = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 5 \cdot 16 + 2 \cdot 14 = 36 + 8 + 80 + 28 = 152$ г/моль.

Так как вещество А образуется из натриевой соли при действии разбавленной азотной кислоты и содержит два атома азота, это нитрат аминокислоты. Молекулярная формула совпадает с простейшей: $\ce{C3H8O5N2}$.

**Шаг 6. Структурная формула.**

Вещество А — нитрат аланина (2-аминопропановой кислоты):

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

или в развёрнутом виде:

$$\ce{CH3-CH(NH3NO3)-C(=O)OH}$$

**Шаг 7. Уравнение реакции.**

Натриевая соль Б — натриевая соль аланина $\ce{CH3-CH(NH2)-COONa}$. При взаимодействии с азотной кислотой:

$$\ce{CH3-CH(NH2)-COONa + 2HNO3 -> CH3-CH(NH3NO3)-COOH + NaNO3}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/iaw1wHoD1Gd2OHC4DTdeD17777uSNLbcgXXxCx92.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/7ZFstROPOlRtyQr1KimQzenZeA2DeGma3KonETp5.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии