Question

При сгорании 6,1 г органического вещества получили 7,84 л (н.у.) углекислого газа и 2,7 г воды. Известно, что это вещество взаимодействует с кальцием и может быть получено окислением соответствующего углеводорода раствором перманганата калия в присутствии серной кислоты. Напишите уравнение реакции этого вещества с кальцием. 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 и водорода, затем кислорода; установить простейшую формулу; на основе химических свойств (взаимодействие с кальцием, образование при окислении углеводорода) определить структуру как бензойную кислоту.

**Шаг 1. Расчёт количества вещества продуктов сгорания**

Количество $\ce{CO2}$:
$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{7{,}84}{22{,}4} = 0{,}35 	ext{ моль}$$

Количество $\ce{H2O}$:
$$n(\ce{H2O}) = \frac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} = \frac{2{,}7}{18} = 0{,}15 	ext{ моль}$$

**Шаг 2. Определение количества атомов углерода и водорода**

$$n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}35 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{H}) = 2 \cdot n(\ce{H2O}) = 2 \cdot 0{,}15 = 0{,}3 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Расчёт массы углерода и водорода**

$$m(\ce{C}) = n(\ce{C}) \cdot M(\ce{C}) = 0{,}35 \cdot 12 = 4{,}2 	ext{ г}$$

$$m(\ce{H}) = n(\ce{H}) \cdot M(\ce{H}) = 0{,}3 \cdot 1 = 0{,}3 	ext{ г}$$

**Шаг 4. Определение количества кислорода**

$$m(\ce{O}) = m_{	ext{вещества}} - m(\ce{C}) - m(\ce{H}) = 6{,}1 - 4{,}2 - 0{,}3 = 1{,}6 	ext{ г}$$

$$n(\ce{O}) = \frac{m(\ce{O})}{M(\ce{O})} = \frac{1{,}6}{16} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

**Шаг 5. Нахождение простейшей формулы**

Соотношение молей элементов:
$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{O}) = 0{,}35 : 0{,}3 : 0{,}1$$

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

Умножаем на 2 для получения целых чисел:
$$7 : 6 : 2$$

Простейшая формула: $\ce{C7H6O2}$

**Шаг 6. Определение молекулярной формулы**

Молярная масса простейшей формулы: $M = 7 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 122$ г/моль.

Поскольку вещество взаимодействует с кальцием (признак карбоновой кислоты) и получается окислением углеводорода перманганатом калия в кислой среде, это указывает на ароматическую карбоновую кислоту. Соотношение $\ce{C:H}$ близко к 1:1, что характерно для бензойной кислоты.

Молекулярная формула: $\ce{C7H6O2}$

**Шаг 7. Структурная формула**

Структурная формула — бензойная кислота (фенилметановая кислота):

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/0tKO39C7YpWXLrcwX0ShlFF81X6yUtZKV5Gqz8bb.png)

**Шаг 8. Уравнение реакции с кальцием**

$$2\ce{C6H5COOH} + \ce{Ca} 	o (\ce{C6H5COO})2\ce{Ca} + \ce{H2 ^}$$

или в развёрнутом виде:

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/tv5CBgfhN9ff8XwULb3c3JL8repc9WYKeczMcSUV.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии