Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 33 № 58936
i

При сжи­га­нии об­раз­ца ор­га­ни­че­ско­го ве­ще­ства А мас­сой 5,3 г, со­дер­жа­ще­го 45,28% кис­ло­ро­да, по­лу­че­но 13,3 г смеси уг­ле­кис­ло­го газа и воды. Это ве­ще­ство ре­а­ги­ру­ет с на­три­ем и со све­же­оса­ждённым гид­рок­си­дом меди(II), мо­ле­ку­ла его со­дер­жит тре­тич­ный атом уг­ле­ро­да.

На ос­но­ва­нии дан­ных усло­вия за­да­чи:

1)  про­ве­ди­те не­об­хо­ди­мые вы­чис­ле­ния (ука­зы­вай­те еди­ни­цы из­ме­ре­ния фи­зи­че­ских ве­ли­чин) и уста­но­ви­те мо­ле­ку­ляр­ную фор­му­лу ис­ход­но­го ор­га­ни­че­ско­го ве­ще­ства;

2)  со­ставь­те струк­тур­ную фор­му­лу ис­ход­но­го ве­ще­ства, ко­то­рая од­но­знач­но от­ра­жа­ет по­ря­док связи ато­мов в его мо­ле­ку­ле;

3)  на­пи­ши­те урав­не­ние ре­ак­ции ис­ход­но­го ве­ще­ства с из­быт­ком на­трия (ис­поль­зуй­те струк­тур­ные фор­му­лы ор­га­ни­че­ских ве­ществ).

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  На­хо­дим массу кис­ло­ро­да в ис­ход­ном об­раз­це.

По мас­со­вой доле кис­ло­ро­да:

\it m\rm левая круг­лая скоб­ка O пра­вая круг­лая скоб­ка = 5,3 умно­жить на 0,4528 \approx 2,40 г;

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка O пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 2,40, зна­ме­на­тель: 16 конец дроби = 0,15 моль.

На уг­ле­род и во­до­род при­хо­дит­ся остав­ша­я­ся масса об­раз­ца:

\it m\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \it m\rm левая круг­лая скоб­ка H пра­вая круг­лая скоб­ка = 5,3 минус 2,4 = 2,9 г.

Масса кис­ло­ро­да в про­дук­тах сго­ра­ния здесь не под­хо­дит: часть этого кис­ло­ро­да по­сту­пи­ла из \ChemFormO_2, участ­во­вав­ше­го в го­ре­нии.

 

2.  Опре­де­ля­ем ко­ли­че­ства \ChemFormCO_2 и \ChemFormH_2O.

Их от­дель­ные массы не­из­вест­ны, дана толь­ко сумма  — 13,3 г. Обо­зна­чим \nu\rm левая круг­лая скоб­ка CO_2 пра­вая круг­лая скоб­ка = x моль, \nu\rm левая круг­лая скоб­ка H_2O пра­вая круг­лая скоб­ка = y моль. Тогда массы про­дук­тов равны 44x и 18y грам­мов:

44x плюс 18y = 13,3.

Весь уг­ле­род об­раз­ца перешёл в \ChemFormCO_2: \nu\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка = x моль, \it m\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка = 12x г. Весь во­до­род перешёл в воду: в каж­дой мо­ле­ку­ле \ChemFormH_2O два атома H, по­это­му \nu\rm левая круг­лая скоб­ка H пра­вая круг­лая скоб­ка = 2y моль, \it m\rm левая круг­лая скоб­ка H пра­вая круг­лая скоб­ка = 2y г. По­лу­ча­ем вто­рое урав­не­ние:

12x плюс 2y = 2,9.

Умно­жа­ем вто­рое урав­не­ние на 9 и вы­чи­та­ем пер­вое:

108x плюс 18y = 26,1;

64x = 12,8; x = 0,20 моль;

y = дробь: чис­ли­тель: 2,9 минус 12 умно­жить на 0,20, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = 0,25 моль.

 

3.  Уста­нав­ли­ва­ем про­стей­шую фор­му­лу.

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка = 0,20 моль; \nu\rm левая круг­лая скоб­ка H пра­вая круг­лая скоб­ка = 2 умно­жить на 0,25 = 0,50 моль;

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка O пра­вая круг­лая скоб­ка = 0,15 моль;

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка : \nu\rm левая круг­лая скоб­ка H пра­вая круг­лая скоб­ка : \nu\rm левая круг­лая скоб­ка O пра­вая круг­лая скоб­ка = 0,20 : 0,50 : 0,15 = 4 : 10 : 3.

Сна­ча­ла делим ко­ли­че­ства на 0,15 моль, по­лу­ча­ем 4/3 : 10/3 : 1. Умно­жа­ем всё числа на 3. Про­стей­шая фор­му­ла  — \ChemFormC_4H_10O_3.

 

4.  Под­би­ра­ем струк­ту­ру и про­ве­ря­ем её по усло­вию.

На­чи­на­ем с про­стей­шей фор­му­лы \ChemFormC_4H_10O_3: по­про­бу­ем по­до­брать для неё ве­ще­ство с ука­зан­ны­ми свой­ства­ми. Ре­ак­ции с на­три­ем и со све­же­оса­ждённым \ChemFormCu левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _2 поз­во­ля­ют пред­по­ло­жить, что это мно­го­атом­ный спирт с OH-груп­па­ми у со­сед­них ато­мов уг­ле­ро­да. Чтобы по­лу­чить тре­тич­ный атом C, со­еди­ня­ем один атом C с тремя дру­ги­ми. Раз­ме­стим три OH-груп­пы: одну у цен­траль­но­го атома C и две у кон­це­вых. По­лу­ча­ем струк­ту­ру:

\ChemForm\put левая круг­лая скоб­ка 300, минус 270 пра­вая круг­лая скоб­ка \tetrahedral0==C;1==OH;2==HOCH_2$;3==CH_3$;4==CH_2$OH

Про­вер­ка: со­став  — \ChemFormC_4H_10O_3; цен­траль­ный атом C свя­зан с тремя дру­ги­ми ато­ма­ми C и яв­ля­ет­ся тре­тич­ным. OH-груп­пы обес­пе­чи­ва­ют ре­ак­цию с на­три­ем, а их рас­по­ло­же­ние у со­сед­них ато­мов C  — ре­ак­цию с \ChemFormCu левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _2. Все при­зна­ки из усло­вия вы­пол­не­ны, по­это­му эта струк­ту­ра под­хо­дит. На этом поиск за­вер­ша­ем.

 

5.  За­пи­сы­ва­ем ре­ак­цию с из­быт­ком на­трия.

В каж­дой мо­ле­ку­ле на­трий за­ме­ща­ет во­до­род трёх \ChemFormOH минус групп: нужны три атома \ChemFormNa. Для целых ко­эф­фи­ци­ен­тов берём две мо­ле­ку­лы спир­та: шесть ато­мов \ChemFormH об­ра­зу­ют три мо­ле­ку­лы \ChemFormH_2.

\ChemForm2\put левая круг­лая скоб­ка 300, минус 270 пра­вая круг­лая скоб­ка \tetrahedral0==C;1==OH;2==HOCH_2$;3==CH_3$;4==CH_2$OH плюс 6Na = 2 \put левая круг­лая скоб­ка 330, минус 270 пра­вая круг­лая скоб­ка \tetrahedral0==C;1==ONa;2==NaOCH_2$;3==CH_3$;4==CH_2$ONa плюс 3H_2\uparrow.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Ответ пра­виль­ный и пол­ный, со­дер­жит сле­ду­ю­щие эле­мен­ты:

—  пра­виль­но про­из­ве­де­ны вы­чис­ле­ния, не­об­хо­ди­мые для уста­нов­ле­ния мо­ле­ку­ляр­ной фор­му­лы ве­ще­ства, и за­пи­са­на мо­ле­ку­ляр­ная фор­му­ла ве­ще­ства;

—  за­пи­са­на струк­тур­ная фор­му­ла ор­га­ни­че­ско­го ве­ще­ства, ко­то­рая от­ра­жа­ет по­ря­док связи и вза­им­ное рас­по­ло­же­ние за­ме­сти­те­лей и функ­ци­о­наль­ных групп в мо­ле­ку­ле в со­от­вет­ствии с усло­ви­ем за­да­ния;

—  с ис­поль­зо­ва­ни­ем струк­тур­ной фор­му­лы ор­га­ни­че­ско­го ве­ще­ства за­пи­са­но урав­не­ние ре­ак­ции, на ко­то­рую да­ет­ся ука­за­ние в усло­вии за­да­ния

3
Пра­виль­но за­пи­са­ны два эле­мен­та от­ве­та2
Пра­виль­но за­пи­сан один эле­мент от­ве­та1
Все эле­мен­ты от­ве­та за­пи­са­ны не­вер­но0
Мак­си­маль­ный балл3
Источник: Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант С. И. Ши­ро­ко­по­я­са по­вы­шен­ной слож­но­сти №2
Раздел кодификатора ФИПИ: 5.8 На­хож­де­ние мо­ле­ку­ляр­ной фор­му­лы ор­га­ни­че­ско­го ве­ще­ства по его плот­но­сти и мас­со­вым долям эле­мен­тов, вхо­дя­щих в его со­став, или по про­дук­там сго­ра­ния