Question

При сгорании 20,6 г органического вещества получили 17,92 л углекислого газа (н.у.), 2,24 л азота (н.у.) и 16,2 г воды. При нагревании с водным раствором гидроксида калия данное вещество подвергается гидролизу, продуктами которого являются соединение состава $\ce{C2H4NO2K}$ и одноатомный спирт.

**На основании данных условия:**
1) проведите необходимые вычисления 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 гидролиза исходного вещества в растворе гидроксида калия.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: по продуктам сгорания найти количество атомов каждого элемента, определить простейшую формулу, затем использовать информацию о гидролизе для установления молекулярной и структурной формул.

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

$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{17{,}92}{22{,}4} = 0{,}8 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{H2O}) = \frac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} = \frac{16{,}2}{18} = 0{,}9 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{N2}) = \frac{V(\ce{N2})}{V_m} = \frac{2{,}24}{22{,}4} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

**Шаг 2. Определение количества атомов элементов в исходном веществе**

$$n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}8 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{H}) = 2n(\ce{H2O}) = 2 \cdot 0{,}9 = 1{,}8 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{N}) = 2n(\ce{N2}) = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Вычисление массы кислорода**

$$m(\ce{C}) = 0{,}8 \cdot 12 = 9{,}6 	ext{ г}$$

$$m(\ce{H}) = 1{,}8 \cdot 1 = 1{,}8 	ext{ г}$$

$$m(\ce{N}) = 0{,}2 \cdot 14 = 2{,}8 	ext{ г}$$

$$m(\ce{O}) = 20{,}6 - 9{,}6 - 1{,}8 - 2{,}8 = 6{,}4 	ext{ г}$$

$$n(\ce{O}) = \frac{6{,}4}{16} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Нахождение простейшей формулы**

Соотношение молей элементов:

$$n(\ce{C}) : n(\ce{H}) : n(\ce{O}) : n(\ce{N}) = 0{,}8 : 1{,}8 : 0{,}4 : 0{,}2$$

Разделим на наименьшее (0,2):

$$4 : 9 : 2 : 1$$

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.

По условию гидролиза образуется соединение $\ce{C2H4NO2K}$, что соответствует калиевой соли аминоуксусной кислоты (глицинату калия). Это указывает на то, что исходное вещество — этиловый эфир аминоуксусной кислоты (этиловый эфир глицина).

Молекулярная формула: $\ce{C4H9NO2}$

**Шаг 6. Структурная формула**

Структурная формула исходного вещества:

$$\ce{H2N-CH2-C(=O)-O-CH2-CH3}$$

**Шаг 7. Уравнение реакции гидролиза**

$$\ce{H2N-CH2-C(=O)-O-CH2-CH3 + KOH ->[t] H2N-CH2-C(=O)OK + CH3CH2OH}$$

или в развёрнутом виде:

$$\ce{C4H9NO2 + KOH -> C2H4NO2K + C2H6O}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/tYU7y4FMUxYDFYU6FmeZpltqyt4Jt0OosAx2xdOo.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/TH6rKwMgZ9xqcoqf6rjdC0JaRd4vs86j8LMG45p2.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии