33.07 Углеводороды

1. Общая схема горения органического вещества:

Орг.вещество + O₂ → CO₂ + Н₂О

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

n(СO₂) = m(СO₂) / M(СO₂) = 105,6 / 44 = 2,4 моль

Чтобы найти количество вещества воды, требуется найти массу. Массу можно вычислить через объем по формуле:

m(H₂O) = p(H₂O) * V(H₂O) , где р(H₂O) это плотность воды. Так как нам известно, что плотность воды составляет 1 г/мл, то 

m(H₂O) = 1 * 57,6 = 57,6 г

Зная массу, вычислим количество вещества: 

n(H₂O) = m(H₂O) / M(H₂O) = 57,6 / 18 = 3,2 моль

 

2. Теперь проанализируем состав каждого выделившегося вещества:

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

Вернемся к общей схеме горения органического вещества:

Орг.вещество + O₂ → CO₂ + Н₂О

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_{Орг.вещество}(С) = n(CO₂) = 2,4 моль

Отсюда масса углерода в составе органического вещества: 

m_{Орг.вещество}(С) = n_{Орг.вещество}(С) * M_{Орг.вещество}(С) = 2,4 * 12 = 28,8 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_{Орг.вещество}(H) = 2 * n(H₂O) = 6,4 моль

Отсюда масса водорода:

m_{Орг.вещество}(H) = n_{Орг.вещество}(H) * M(H) = 6,4 * 1 = 6,4 г

 

3. Масса органического вещества по условию равна 48 г. Сложим вычисленные массы углерода и водорода:

m(С) + m(H) = 28,8 + 6,4 = 35,2 г

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

По условию это вещество образуется при гидратации (присоединения молекул воды). Следовательно, в составе органического вещества есть атомы кислорода.

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

m(O) = m(Орг.вещества) - (m(C) + m(H)) = 48 - 35,2 = 12,8 г

Отсюда количество атомов кислорода: 

n(O) = m(O) / M(O) = 12,8 / 16 = 0,8 моль

 

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

n(С) : n(H) : n(O)  = (2,4 : 6,4 : 0,8) | 0,8 = 3 : 8 : 1

Простейшая формула: C₃H₈O 

Формула C₃H₈O соответствует общей формуле одноатомных спиртов или простых эфиров C_nH_2n+2O

Нам известно, что вещество образовалось в результате присоединения воды, следовательно, перед нами спирт - пропанол. Но чтобы узнать от какого атома углерода отходит гидроксильная группа (-ОН), напишем реакцию гидратации соответствующего непредельного соединения (пропена):

Гидроксильная группа присоединяется к менее гидрированному атому углерода, то есть ко второму.

Следовательно, наше органическое соединение: пропанол - 2

Непредельными (ненасыщенными) являются соединения, в молекулах которых есть хотя бы одна двойная (C=C) или тройная (C≡C) связи между атомами углерода. Предельными (насыщенными) являются те вещества, в молекулах которых все связи между атомами углерода (C-C) одинарные.