Дано (в СИ):
- Масса органического вещества = 3,71 г
- Объем углекислого газа (CO2) = 6,27 л (при нормальных условиях)
- Масса воды (H2O) = 3,15 г
Известно, что при окислении вещества перманганатом калия образуется вещество, относящееся к классу солей карбоновых кислот, содержащих две карбоксильные группы, расположенные через один атом углерода.
Найти:
1) Молекулярную формулу органического вещества.
2) Структурную формулу органического вещества.
3) Уравнение окисления этого вещества раствором перманганата калия.
Решение:
1) Молекулярная формула органического вещества
Шаг 1. Рассчитаем количество молей углекислого газа (CO2):
Молекулярная масса CO2 = 44 г/моль.
Количество молей CO2 = 6,27 л / 22,4 л/моль = 0,28 моль.
Шаг 2. Рассчитаем количество молей воды (H2O):
Молекулярная масса H2O = 18 г/моль.
Количество молей H2O = 3,15 г / 18 г/моль = 0,175 моль.
Шаг 3. Определим количество углерода и водорода в исходном веществе:
- Количество углерода (C) будет равно количеству молей CO2, так как каждый моль CO2 содержит 1 моль углерода:
Количество углерода = 0,28 моль.
- Количество водорода (H) будет равно количеству молей воды, умноженному на 2, так как каждый моль воды содержит 2 атома водорода:
Количество водорода = 2 * 0,175 моль = 0,35 моль.
Шаг 4. Рассчитаем молекулярную формулу органического вещества:
Соотношение углерода и водорода: C : H = 0,28 : 0,35 = 4 : 5.
Это соотношение указывает, что органическое вещество имеет молекулярную формулу C4H6.
2) Структурная формула органического вещества
Исходя из данных о том, что вещество при окислении образует соль с двумя карбоксильными группами, расположенными через один атом углерода, можно предположить, что исходное вещество — это 2,3-бутандиоловое соединение.
Таким образом, структура органического вещества соответствует 2,3-бутандиолу. Его структурная формула:
CH3-CHOH-CH2OH.
3) Уравнение окисления этого вещества раствором перманганата калия
При окислении 2,3-бутандиола перманганатом калия образуется соль с двумя карбоксильными группами. Окисление приводит к образованию кислоты с двумя карбоксильными группами, расположенными через один атом углерода, т.е. малоновой кислоты (пропандикарбоксильной кислоты).
Уравнение окисления:
2 CH3-CHOH-CH2OH + 2 KMnO4 + 4 H2O → 2 CH2(CO2H)2 + 2 MnO2 + 2 KOH.
Ответ:
1) Молекулярная формула органического вещества: C4H6.
2) Структурная формула: CH3-CHOH-CH2OH.
3) Уравнение окисления:
2 CH3-CHOH-CH2OH + 2 KMnO4 + 4 H2O → 2 CH2(CO2H)2 + 2 MnO2 + 2 KOH.