Question

Органическое соединение, не содержащее кислорода, включает 77,42% углерода и 15,05% азота по массе. Известно, что это вещество образуется при восстановлении соответствующего нитросоединения водородом в присутствии катализатора. На основании данных:

1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения) и установите молекулярную формулу органического вещества;
2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции получения данного вещества восстановлением соответствующего нитросоединения водородом в присутствии катализатора.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: по массовым долям элементов найти простейшую формулу, затем, учитывая возможность восстановления из нитросоединения, определить молекулярную формулу и структуру.

**Шаг 1. Определение массовой доли водорода**

$$\omega_{	ext{H}} = 100\% - \omega_{	ext{C}} - \omega_{	ext{N}} = 100 - 77{,}42 - 15{,}05 = 7{,}53\%$$

**Шаг 2. Расчёт масс элементов в 100 г вещества**

Принимаем массу образца $m = 100$ г:

$$m_{	ext{C}} = 100 \cdot 0{,}7742 = 77{,}42 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{H}} = 100 \cdot 0{,}0753 = 7{,}53 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{N}} = 100 \cdot 0{,}1505 = 15{,}05 	ext{ г}$$

**Шаг 3. Вычисление количества вещества каждого элемента**

$$n_{	ext{C}} = \frac{m_{	ext{C}}}{M_{	ext{C}}} = \frac{77{,}42}{12} = 6{,}45 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{H}} = \frac{m_{	ext{H}}}{M_{	ext{H}}} = \frac{7{,}53}{1} = 7{,}53 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{N}} = \frac{m_{	ext{N}}}{M_{	ext{N}}} = \frac{15{,}05}{14} = 1{,}075 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Нахождение простейшей формулы**

Делим на наименьшее значение (1,075):

$$n_{	ext{C}} : n_{	ext{H}} : n_{	ext{N}} = 6{,}45 : 7{,}53 : 1{,}075 = 6 : 7 : 1$$

Простейшая формула: $\ce{C6H7N}$

**Шаг 5. Определение молекулярной формулы**

По условию вещество получается восстановлением нитросоединения. Соотношение углерода и водорода близко к 1 : 1, что указывает на ароматическое соединение. Это первичный амин с бензольным кольцом — анилин.

Молекулярная формула: $\ce{C6H7N}$

**Шаг 6. Структурная формула**

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/e4Vh9iZwuhszdlNI3KuaI1IjfqQIXcSB5FTFES8C.png)

Анилин: $\ce{C6H5-NH2}$ (аминобензол)

**Шаг 7. Уравнение реакции восстановления**

$$\ce{C6H5NO2 + 3H2 ->[кат., t°] C6H5NH2 + 2H2O}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/BuGYTBFNtuRyT7p9rxOXb8NxTmuSnjuO42aur4zw.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии