33.02 Все темы ("Без спойлеров")

1. Общая схема горения органического вещества:

Орг.вещество + O₂ → CO₂ + Н₂О

Из условия задачи нам известны масса образовавшегося углекислого газа и масса выделившейся воды. Найдем их количества вещества:

n(СO₂) = m(СO₂) / M(СO₂) = 13,2 / 44 = 0,3 моль

n(H₂O) = m(H₂O) / M(H₂O) = 5,4 / 18 = 0,3 моль

2. Теперь проанализируем состав каждого выделившегося вещества:

СO₂ - углекислый газ, состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода. 

Атомы углерода в исходных веществах есть только в неизвестном органическом соединении, а в продуктах - только в углекислом газе. Следовательно, все атомы углерода, которые были в органическом соединении, "перешли" в углекислый газ.

Поэтому мы делаем вывод, что количество атомов углерода органического соединения численно равно количеству атомов углерода углекислого газа: При этом в одной молекуле углекислого газа есть только один атом углерода. Это означает, что количество атомов углерода в углекислом газе равно количеству вещества углекислого газа.

n(С) = n(CO₂) = 0,3 моль

Отсюда масса атомов углерода в составе органического вещества: 

m(С) = n(С) * M(С) = 0,3 * 12 = 3,6 г

H₂O - вода, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Атомы водорода в исходных веществах есть только в неизвестном органическом соединении, а в продуктах - только в воде. Следовательно, все атомы водорода, которые были в органическом соединении, "перешли" в воду.

Поэтому мы делаем вывод, что количество атомов водорода органического соединения численно равно количеству атомов водорода в воде. При этом в одной молекуле воды есть два атома водорода. Это означает, что количество атомов водорода в два раза больше, чем количество вещества воды.

n(H) = 2 * n(H₂O) = 0,6 моль

Отсюда масса атомов водорода:

m(H) = n(H) * M(H) = 0,6 * 1 = 0,6 г

3. Масса органического вещества по условию равна 9 г. Сложим вычисленные массы атомов углерода и водорода:

m(С) + m(H) = 3,6 + 0,6 = 4,2 г

Так как сумма масс атомов не равна массе органического вещества, значит в составе соединения есть атомы другого элемента. 

Предположим, что в составе органического вещества содержится кислород.

Масса атомов кислорода в соединении равна разности массы всего вещества и суммы масс атомов углерода и водорода: 

m(O) = m(Орг.вещества) - (m(C) + m(H)) = 9 - 4,2 = 4,8 г

Отсюда количество вещества атомов кислорода: 

n(O) = m(O) / M(O) = 4,8 / 16 = 0,3 моль

4. Зная количество молей атомов вещества, можем определить их соотношение в органическом веществе: 

n(С) : n(H) : n(O)  = (0,3 : 0,6 : 0,3) | 0,3 = 1 : 2 : 1

Простейшая формула: CH₂O. такой формуле может соответствовать формальдегид, однако он не подходит под описанные в задаче свойства (вещество должно прореагировать с водным раствором щелочи), поэтому удвоим количество атомов, получим: C₂H₄O₂. Это формула соответствует общей формуле сложных эфиров и предельных карбоновых кислот - C_nH_2nO₂. Но так как по условию: вещество не взаимодействует с карбонатом кальция, являться кислотой оно не может. Органическое вещество является сложным эфиром - метилформиатом .

5. Напишем уравнение реакции данного вещества с водным раствором гидроксида натрия.