Сегодня разбираем вторую новенькую задачу №33 из сборника (30 вариантов ЕГЭ по химии под редакцией Д.Ю. Добротина). Напоминаю, что в программе 10 класса проходят различные варианты поиска (расчета) молекулярной формулы органического вещества, такие как расчет по массовой доле одного элемента, по массовым долям всех элементов, по продуктам сгорания, по уравнению реакции и пр. Поэтому данный формат задач не должен испугать опытных 10/11 классников.
Решение первой задачи №33 (поиск молекулярной формулы по уравнению реакции) из сборника разбирали здесь.
Рассмотрим самое популярное решение среди учащихся 10 и 11 классов, которое ребята придумали сами в ходе первого решения без какой либо дополнительной подготовки к решению задачи.
Если вы нашли другое решение - это отлично💯! В тексте задания нет указания на то, каким образом необходимо решить задачу, требуется ли использовать все величины из условия задачи при ее решении, поэтому мы не ограничены в выборе пути решения!
Задача №2
Вещество А (CxHyOzKm) содержит 33,0 % кислорода по массе, мольные доли кислорода, углерода и водорода в его составе одинаковы. Известно, что 9,7 г вещества А можно получить при взаимодействии кислородсодержащего органического вещества Б с раствором, содержащим 5,6 г гидроксида калия, причем эти вещества взаимодействуют в соотношении 1 : 2.
На основании данных задачи:
1) Проведите необходимые вычисления и установите молекулярную формулу органического вещества А. Указывайте единицы измерения искомых физических величин;
2) Составьте структурную формулу органического вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б (используйте структурные формулы органических веществ).
Решение:
- Составим схему реакции:
Б + 2KOH → A (CxHyOzKm) + …
Обратим внимание на условия протекания реакции. Нам не сказали, что реакция протекает при нагревании, поэтому можем сделать вывод, что вещество Б это не сложный эфир, т.к. щелочной гидролиз сложных эфиров протекает при нагревании.
Без нагревания с раствором щелочи могут реагировать карбоновые кислоты, фенол. Т.к. соотношение реагентов 1:2, то можно сделать вывод о том, что если Б кислота, то она двухосновная (2 шт. -СООН), а если Б фенол, то с двумя группами -ОН у бензольного кольца. - По условию задачи мы знаем массу вещества А и массовую долю (ω) кислорода, поэтому рассчитаем массу кислорода и его количество вещества.
*также при наличии в задаче массовой доли элемента допустимо воспользоваться классическим способом расчета количества вещества элемента через произвольную массу вещества А (100 г) :
m(O) = m(A) · ω(O) = 9,7 · 0,33 = 3,2 г
n(O) = m/M = 3,2 / 16 = 0,2 моль - По условию задачи мольные доли кислорода, углерода и водорода равны:
χ(O) = χ(C) = χ(H)
n(O)/n(общ) = n(С)/n(общ) = n(H)/n(общ)
Отсюда мы можем сделать вывод, что количества веществ кислорода, углерода, водорода равны:
n(O) = n(С) = n(H) = 0,2 моль - По условию задачи вещество А содержит (CxHyOzKm) еще калий, для того чтобы найти количество вещества калия найдем его массу. Для этого найдем массы элементов (водорода, углерода) и вычтем массы кислорода, углерода, водорода из массы вещества А.
m(С) = n(C) · M(C) = 0,2 · 12 = 2,4 г
m(H) = n(H) · M(H) = 0,2 · 1 = 0,2 г
m(K) = m(A) - m(O) - m(C) - m(H) = 9,7 - 3,2 - 2,4 - 0,2 = 3,9 г - Найдем количество вещества калия:
n(K) = m/M = 3,9 / 39 = 0,1 моль - Составим соотношение для определения молекулярной формулы вещества А (CxHyOzKm):
x : y : z : m
n(C) : n(H) : n(O) : n(K)
0,2 : 0,2 : 0,2 : 0,1 / делим каждое из чисел на наименьшее из них (0,1)
2 : 2 : 2 : 1 /простейшая формула, умножим на 2
4 : 4 : 4 : 2
С₄H₄O₄K₂ - Составим структурную формулу вещества:
KOOC-CH₂-CH₂-COOK - Запишем уравнение реакции получения вещества А из вещества Б:
HOOC-CH₂-CH₂-COOH + 2KOH → KOOC-CH₂-CH₂-COOK + 2H₂O
По итогу решения данной задачи уже было найдено 4 различных варианта решения. А какой вариант решения увидели вы при первом решении задачи?
В телеграмм-канале по ссылке можно найти файл для печати с решением рассмотренной задачи. Также по ссылке можно найти файл для печати решения первой задачи №33 (решение по уравнению реакции).
Удачного изучения!