Question

При сгорании 2,03 г органического вещества А образуется 1,904 л (н.у.) углекислого газа, 0,9 г воды, 0,112 л (н.у.) азота и 0,69 г карбоната калия. Известно, что в веществе А азотсодержащая функциональная группа находится в α-положении по отношению к кислородсодержащей, а в ароматическом ядре замещён только один атом водорода.

**Требуется:**
1) Провести необходимые вычисления и установить молекулярную формулу органического вещества.
2) Составить структурную формулу вещества, отражающую порядок связи атомов.
3) Написать уравнение взаимодействия вещества А с избытком соляной кислоты.

---

Accepted Answer

Answer

Идея решения: по продуктам сгорания и составу карбоната калия определить количества всех элементов, найти молекулярную формулу, а затем на основе структурных ограничений установить строение аминокислотной соли.

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

Количество углерода из $\ce{CO2}$:
$$n(\ce{CO2}) = \frac{1{,}904}{22{,}4} = 0{,}085 	ext{ моль}$$

Количество водорода из $\ce{H2O}$:
$$n(\ce{H2O}) = \frac{0{,}9}{18} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Количество азота из $\ce{N2}$:
$$n(\ce{N2}) = \frac{0{,}112}{22{,}4} = 0{,}005 	ext{ моль}$$

Количество калия из $\ce{K2CO3}$:
$$n(\ce{K2CO3}) = \frac{0{,}69}{138} = 0{,}005 	ext{ моль}$$

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

Углерод: $n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) + n(\ce{CO3^{2-}}) = 0{,}085 + 0{,}005 = 0{,}09$ моль

Водород: $n(\ce{H}) = 2 \cdot n(\ce{H2O}) = 2 \cdot 0{,}05 = 0{,}1$ моль

Азот: $n(\ce{N}) = 2 \cdot n(\ce{N2}) = 2 \cdot 0{,}005 = 0{,}01$ моль

Калий: $n(\ce{K}) = 2 \cdot n(\ce{K2CO3}) = 2 \cdot 0{,}005 = 0{,}01$ моль

**Шаг 3. Вычисление массы кислорода.**

Массы элементов:
$$m(\ce{C}) = 0{,}09 \cdot 12 = 1{,}08 	ext{ г}$$
$$m(\ce{H}) = 0{,}1 \cdot 1 = 0{,}1 	ext{ г}$$
$$m(\ce{N}) = 0{,}01 \cdot 14 = 0{,}14 	ext{ г}$$
$$m(\ce{K}) = 0{,}01 \cdot 39 = 0{,}39 	ext{ г}$$

Масса кислорода:
$$m(\ce{O}) = 2{,}03 - 1{,}08 - 0{,}1 - 0{,}14 - 0{,}39 = 0{,}32 	ext{ г}$$
$$n(\ce{O}) = \frac{0{,}32}{16} = 0{,}02 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Нахождение молярного соотношения.**

$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{O}) : n(\ce{N}) : n(\ce{K}) = 0{,}09 : 0{,}1 : 0{,}02 : 0{,}01 : 0{,}01$$

Разделив на 0,01:
$$9 : 10 : 2 : 1 : 1$$

Молекулярная формула: $\ce{C9H10O2NK}$

**Шаг 5. Определение структуры.**

Вещество содержит калий, азот и кислород в соотношении 1:1:2, что указывает на калиевую соль аминокислоты. Азотсодержащая группа ($\ce{NH2}$) находится в α-положении к карбоксильной группе ($\ce{COOH}$), а в бензольном кольце замещён один атом водорода. Это соль фенилаланина — калиевая соль 2-амино-3-фенилпропановой кислоты.

Структурная формула:

$$\ce{C6H5-CH2-CH(NH2)-COOK}$$

**Шаг 6. Уравнение реакции с соляной кислотой.**

При взаимодействии с избытком $\ce{HCl}$ происходит протонирование аминогруппы и замещение калия на водород:

$$\ce{C6H5-CH2-CH(NH2)-COOK + 2HCl -> C6H5-CH2-CH(NH3+)-COOH + KCl + Cl^-}$$

или в более развёрнутом виде:

$$\ce{C6H5CH2CH(NH2)COOK + 2HCl -> C6H5CH2CH(NH3Cl)COOH + KCl}$$

---

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/Qxa3GFQxhPiWWRf0m7XvvqCbRj3Qht0AwRc7soTW.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/wamSykelcW73MhFAqyWDTfE98xY4UrMhKuYPJ3uY.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии