Question

При сгорании органического вещества А массой 8,24 г получили 7,168 л углекислого газа (н.у.), 896 мл азота (н.у.) и 6,48 г воды. При нагревании с соляной кислотой вещество А подвергается гидролизу, продуктами которого являются одноатомный спирт и соль, катион которой содержит два атома углерода. Напишите уравнение реакции гидролиза вещества А в присутствии соляной кислоты. 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 углерода, водорода и азота, затем вычислить кислород; установить простейшую формулу и, используя информацию о гидролизе, определить структуру.

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

Количество углерода (из $\ce{CO2}$):
$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{7{,}168}{22{,}4} = 0{,}32 	ext{ моль}$$
$$n(\ce{C}) = 0{,}32 	ext{ моль}$$

Количество водорода (из $\ce{H2O}$):
$$n(\ce{H2O}) = \frac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} = \frac{6{,}48}{18} = 0{,}36 	ext{ моль}$$
$$n(\ce{H}) = 2 \cdot 0{,}36 = 0{,}72 	ext{ моль}$$

Количество азота (из $\ce{N2}$):
$$n(\ce{N2}) = \frac{V(\ce{N2})}{V_m} = \frac{0{,}896}{22{,}4} = 0{,}04 	ext{ моль}$$
$$n(\ce{N}) = 2 \cdot 0{,}04 = 0{,}08 	ext{ моль}$$

**Шаг 2. Вычисление массы каждого элемента.**

$$m(\ce{C}) = 0{,}32 \cdot 12 = 3{,}84 	ext{ г}$$
$$m(\ce{H}) = 0{,}72 \cdot 1 = 0{,}72 	ext{ г}$$
$$m(\ce{N}) = 0{,}08 \cdot 14 = 1{,}12 	ext{ г}$$

**Шаг 3. Вычисление массы и количества кислорода.**

$$m(\ce{O}) = 8{,}24 - 3{,}84 - 0{,}72 - 1{,}12 = 2{,}56 	ext{ г}$$
$$n(\ce{O}) = \frac{2{,}56}{16} = 0{,}16 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Определение простейшей формулы.**

Соотношение количеств элементов:
$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{O}) : n(\ce{N}) = 0{,}32 : 0{,}72 : 0{,}16 : 0{,}08$$

Разделим на наименьшее (0,08):
$$4 : 9 : 2 : 1$$

Простейшая формула: $\ce{C4H9O2N}$

**Шаг 5. Определение молекулярной формулы.**

Молярная масса простейшей формулы: $M = 4 \cdot 12 + 9 \cdot 1 + 2 \cdot 16 + 1 \cdot 14 = 103$ г/моль.

Поскольку масса вещества 8,24 г соответствует 0,08 моль (проверка: $n = \frac{8{,}24}{103} \approx 0{,}08$ моль), молекулярная формула совпадает с простейшей:

$$	ext{Молекулярная формула: } \ce{C4H9O2N}$$

**Шаг 6. Определение структуры.**

По условию гидролиз даёт одноатомный спирт и соль, катион которой содержит два атома углерода. Это указывает на этиловый эфир глицина (аминоуксусной кислоты):

$$\ce{NH2-CH2-COOC2H5}$$

**Шаг 7. Уравнение реакции гидролиза.**

$$\ce{NH2-CH2-COOC2H5 + H2O + HCl ->[t] [H3N^+-CH2-COOH]Cl^- + C2H5OH}$$

или в развёрнутом виде:

$$\ce{NH2CH2COOC2H5 + H2O + HCl -> NH3^+CH2COOH \cdot Cl^- + C2H5OH}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/hZDurLX2XyWVejFi4e40vnOl41rHRuRtyvD9QFoc.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/1kfx59k1UTq8b8wlX5SiiTNE7vCd6QAAa9jWoWMJ.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии