Дано (в СИ):
- Масса органического вещества = 1,56 г
- Масса углекислого газа (CO2) = 2,93 г
- Объем азота (N2) = 149,3 мл (при нормальных условиях)
- Масса воды (H2O) = 1,32 г
При нагревании с бромоводородной кислотой образуется соединение с составом C3H8NO2Br и одноатомный спирт.
Найти:
1) Молекулярную формулу органического вещества.
2) Структурную формулу исходного вещества.
3) Уравнение гидролиза исходного вещества в присутствии бромоводородной кислоты.
Решение:
1) Молекулярная формула органического вещества
Шаг 1. Рассчитаем количество молей углекислого газа (CO2):
Молекулярная масса CO2 = 44 г/моль.
Моль CO2 = 2,93 г / 44 г/моль = 0,06659 моль.
Шаг 2. Рассчитаем количество молей воды (H2O):
Молекулярная масса H2O = 18 г/моль.
Моль H2O = 1,32 г / 18 г/моль = 0,07333 моль.
Шаг 3. Рассчитаем количество молей азота (N2):
1 моль N2 при нормальных условиях занимает 22,4 л, поэтому количество молей азота:
Моль N2 = 149,3 мл / 22400 мл/моль = 0,00667 моль.
Шаг 4. Рассчитаем количество углерода, водорода и азота в органическом веществе.
Из углекислого газа (CO2) можно определить количество углерода:
Количество углерода (C) = 0,06659 моль (из CO2).
Из воды (H2O) можно определить количество водорода:
Количество водорода (H) = 2 * 0,07333 моль = 0,14666 моль (из H2O).
Из азота (N2) можно определить количество азота:
Количество азота (N) = 0,00667 моль (из N2).
Шаг 5. Определим молекулярную формулу органического вещества.
Молекулярная формула органического вещества будет включать углерод, водород и азот. Количественные отношения элементов (C : H : N) в органическом веществе равны:
C : H : N = 0,06659 моль : 0,14666 моль : 0,00667 моль.
Чтобы получить целые числа, умножим все на 150:
C : H : N = 10 : 22 : 1.
Таким образом, молекулярная формула органического вещества — C10H22N.
2) Структурная формула исходного вещества
На основании молекулярной формулы можно предположить, что органическое вещество — это алкиламин (например, декамин) или его производное.
Структурная формула может быть:
CH3(CH2)8NH2.
3) Уравнение гидролиза исходного вещества в присутствии бромоводородной кислоты
При гидролизе алкиламина с бромоводородной кислотой (HBr) происходит образование аммониевой соли и одноатомного спирта. Уравнение реакции:
CH3(CH2)8NH2 + HBr → CH3(CH2)8NH3Br
Это гидролиз органического вещества с образованием аммониевой соли, которая при дальнейшем процессе может быть преобразована в спирт.
Ответ:
1) Молекулярная формула органического вещества: C10H22N.
2) Структурная формула: CH3(CH2)8NH2.
3) Уравнение гидролиза:
CH3(CH2)8NH2 + HBr → CH3(CH2)8NH3Br.