Question

Вещество А содержит 62,74% углерода, 7,19% водорода, 20,92% кислорода и 9,15% азота по массе. Известно, что вещество А содержит только один атом углерода в $sp^3$-гибридизации. При нагревании вещества А с гидроксидом кальция образуется органическая соль и выделяется газ, молекула которого содержит один атом углерода. Напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании вещества А с гидроксидом кальция. 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.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить молекулярную формулу по массовым долям элементов, затем на основе условий о гибридизации углерода и продуктов реакции с гидроксидом кальция установить структуру как соль амина и карбоновой кислоты.

**Шаг 1. Расчёт масс элементов в 100 г вещества:**

$$m_{	ext{C}} = 100 \cdot 0{,}6274 = 62{,}74 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{H}} = 100 \cdot 0{,}0719 = 7{,}19 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{O}} = 100 \cdot 0{,}2092 = 20{,}92 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{N}} = 100 \cdot 0{,}0915 = 9{,}15 	ext{ г}$$

**Шаг 2. Расчёт количеств вещества элементов:**

$$n_{	ext{C}} = \frac{62{,}74}{12} = 5{,}23 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{H}} = \frac{7{,}19}{1} = 7{,}19 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{O}} = \frac{20{,}92}{16} = 1{,}3075 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{N}} = \frac{9{,}15}{14} = 0{,}65 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Определение простейшей формулы:**

Найдём отношение молей, разделив на наименьшее значение (0,65):

$$n_{	ext{C}} : n_{	ext{H}} : n_{	ext{O}} : n_{	ext{N}} = 5{,}23 : 7{,}19 : 1{,}3075 : 0{,}65 = 8 : 11 : 2 : 1$$

Простейшая формула: $\ce{C8H11O2N}$

**Шаг 4. Определение структуры:**

По условию вещество содержит один атом углерода в $sp^3$-гибридизации. При нагревании с гидроксидом кальция выделяется газ с одним атомом углерода — это $\ce{CH3NH2}$ (метиламин). Следовательно, вещество А — соль, образованная метиламином и бензойной кислотой (карбоновой кислотой с бензольным кольцом). Структура: бензоат метиламмония.

$$\ce{C6H5-CO2^- [NH3^+ -CH3]}$$

**Шаг 5. Уравнение реакции с гидроксидом кальция:**

$$\ce{2 C6H5-CO2^- [NH3^+ -CH3] + Ca(OH)2 ->[t^{\circ}] (C6H5-CO2)2Ca + 2 CH3NH2 ^ + 2 H2O}$$

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/NafAFvaxji03sLNDJMgcfnAXQfNvLwzkbVZjscDT.png)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/26jJZ9bm7D2nnva6qZZDIpfJUMu3YF9YqX4auNFk.png)

Задание №33Расчётные задачиЕГЭ по химии