Question

При сгорании 20,7 г органического соединения А образовалось 3,36 л (н.у.) углекислого газа, 5,4 г воды и 20,7 г карбоната калия. Известно, что при взаимодействии вещества А с избытком раствора серной кислоты образуется вещество Б, которое вступает в реакцию с гидроксидом меди(II). На основании данных условия задачи:

1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу органического вещества А;

2) составьте возможную структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

3) напишите уравнение взаимодействия вещества А с избытком раствора серной кислоты (используйте структурные формулы органических веществ).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить молекулярную формулу по продуктам сгорания и содержанию калия, затем установить структуру на основе реакционной способности.

**Шаг 1. Вычисление количеств веществ из продуктов реакции**

$$n(\ce{CO2}) = \frac{3{,}36}{22{,}4} = 0{,}15 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{H2O}) = \frac{5{,}4}{18} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{K2CO3}) = \frac{20{,}7}{138} = 0{,}15 	ext{ моль}$$

**Шаг 2. Определение количеств элементов в веществе А**

Углерод поступает из $\ce{CO2}$ и $\ce{K2CO3}$:
$$n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) + n(\ce{K2CO3}) = 0{,}15 + 0{,}15 = 0{,}3 	ext{ моль}$$

Водород из воды:
$$n(\ce{H}) = 2n(\ce{H2O}) = 2 \cdot 0{,}3 = 0{,}6 	ext{ моль}$$

Калий из карбоната:
$$n(\ce{K}) = 2n(\ce{K2CO3}) = 2 \cdot 0{,}15 = 0{,}3 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Вычисление массы кислорода**

$$m(\ce{C}) = 0{,}3 \cdot 12 = 3{,}6 	ext{ г}$$

$$m(\ce{H}) = 0{,}6 \cdot 1 = 0{,}6 	ext{ г}$$

$$m(\ce{K}) = 0{,}3 \cdot 39 = 11{,}7 	ext{ г}$$

$$m(\ce{O}) = 20{,}7 - 3{,}6 - 0{,}6 - 11{,}7 = 4{,}8 	ext{ г}$$

$$n(\ce{O}) = \frac{4{,}8}{16} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Нахождение простейшей формулы**

Соотношение молей элементов:
$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{K}) : n(\ce{O}) = 0{,}3 : 0{,}6 : 0{,}3 : 0{,}3$$

Разделив на 0,3:
$$1 : 2 : 1 : 1$$

Простейшая формула: $\ce{CH2OK}$ или $\ce{CH2KO}$.

**Шаг 5. Определение молекулярной формулы**

При $x = 2$ получаем $\ce{C2H4O2K2}$ — гликолят калия (соль этиленгликоля).

При $x = 3$ получаем $\ce{C3H6O3K3}$ — не соответствует структуре глицерата калия.

Молекулярная формула вещества А: $\ce{C2H4O2K2}$.

**Шаг 6. Структурная формула**

Вещество А — гликолят калия (калиевая соль этиленгликоля):

$$\ce{CH2(OK)-CH2(OK)}$$

или в развёрнутом виде:

$$\ce{HOCH2-CH2OH} 	ext{ (этиленгликоль, исходное вещество)}$$

Структурная формула вещества А:

$$\ce{CH2-OK}$$
$$\ce{|} $$
$$\ce{CH2-OK}$$

**Шаг 7. Уравнение реакции с серной кислотой**

При взаимодействии гликолята калия с избытком $\ce{H2SO4}$ образуется этиленгликоль (вещество Б), способное реагировать с гидроксидом меди(II):

$$\ce{CH2(OK)-CH2(OK) + H2SO4 -> CH2(OH)-CH2(OH) + K2SO4}$$

или в структурной форме:

$$\ce{CH2-OK} + \ce{H2SO4} \ce{->} \ce{CH2-OH} + \ce{K2SO4}$$
$$\ce{CH2-OK} \phantom{+ \ce{H2SO4} \ce{->}} \ce{CH2-OH}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/G0DCmeFUC1Md3kJAPVbbDzMMK2BNvlfiuLEDqICm.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/64H32DHIcqQE6KHCZQ5XAKzWSC0AE0dl3qaMTN5x.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии