Химия

8 класс
Вопрос
В стальной сосуд емкостью 2,75 л поместили 1,53 г предельной монокарбо-новой кислоты, затем туда ввели 3,36 л кислорода (при н.у.). После поджигания кислота полностью сгорела, при этом давление внутри сосуда при температуре $227^{ \circ} C$ составило 306 кПа. Определите формулу кислоты и приведите структурные формулы 5-ти ее изомеров.
Ответ


Общая формула предельных моно-карбоновых кислот может быть представлена в виде $C_{x}H_{2x+1}COOH$ ($C_{x+1}H_{2x+2}O_{2}), M = 14x + 46$. Уравнение реакции горения выглядит следующим образом:

$C_{x+1}H_{2x+2}O_{2} + \frac{3x+1}{2} O_{2} = (x+1) CO_{2} + (x+1) H_{2}O$.

Обозначим количество кислоты через $b, b = \frac{1,53}{142+46}$. Поскольку кислород взят в избытке или в стехиометрическом количестве, то после реакции его останется $\left [ \frac{3,36}{22,4} - \frac{Зх+1}{2} \cdot b \right ]$ молей. Образовалось $(x+1)\cdot b$ молей $CO_{2}$ и $(x+1) \cdot b$ молей $H_{2}O$ (вода - газ!). Таким образом, всего в конечной смеси содержится $0,15 - \frac{Зх+1}{2} b + 2(x+1)b = 0,15 + \left ( \frac{x}{2} + 1,5 \right ) b$ моль газов. С другой стороны, это количество равно $\frac{PV}{RT} = \frac{306 \cdot 2,75}{8,31 \cdot 500} = 0,2025 моль$. Получаем уравнение для $x$:

$0,15 + \left ( \frac{x}{2} + 1,5 \right ) \cdot \frac{1,53}{14x+46} = 0,2025$,

откуда $x=4$. Таким образом, формула искомой кислоты - $C_{4}H_{9}COOH$. Данной молекулярной формуле отвечают 4 кислоты, различающиеся строением радикала $C_{4}H_{9}$. В качестве 5-го изомера можно взять сложный эфир:

1) $CH_{3} - CH_{2} - CH_{2} - CH_{2} - COOH$,
2) $CH_{3} - CH_{2} - CH(CH_{3}) - COOH$,
3) $(CH_{3})_{2}CH - CH_{2} - COOH$,
4) $(CH_{3})_{3}C - COOH$,
5) $CH_{3} - CH_{2} - CH_{2} - CO - O - CH_{3}$.

В этой задаче очень важно аккуратное округление (степень округления определяется точностью условий задачи). Например, если в уравнении для $x$ округлить 0,2025 до 0,2, то вместо правильного ответа $x = 4$ получится $x = 0,1$.
Ответ. $C_{4}H_{9}COOH$.
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

Чему равна молярная концентрация раствора, содержащего 4,0 г гидроксида натрия в 2 л раствора?
8 класс Химия Средняя
Смесь, содержащую карбонат натрия и силикат натрия, растворили в воде. Затем к раствору добавили избыток серной кислоты. В результате реакции выделился газ объемом 2,24 л (н.у.) и выпал осадок массой 7,8 г. Определите массовую долю (в процентах) карбоната натрия в исходной смеси.
8 класс Химия Средняя
Определите массовую долю (в процентах) вещества в растворе, полученном при сливании $m_{1}$ г раствора гидроксида бария с массовой долей $c_{1}$ (%) и $m_{2}$ г раствора серной кислоты с массовой долей $c_{2}$ (%).
8 класс Химия Средняя
Какая масса сульфида железа (II) может быть получена при взаимодействии 30 г железа и 16 г серы.
8 класс Химия Средняя
Имеются два раствора перманганата калия, подкисленных серной кислотой. В один из них пропускают водород из аппарата Киппа, а в другой бросили несколько гранул цинка. Какой из этих растворов обесцветится первым?
8 класс Химия Средняя
При пропускании водяного пара над раскаленным коксом образуется водяной газ. (При дальнейших расчетах следует исходить из того, что полученный газ состоит только из окиси углерода и водорода.) а. Сколько газа ($м^3$) при нормальных условиях можно теоретически получить из 12,5 кг чистого кокса? б. Каково содержание (в процентах по объему) водорода и окиси углерода в только что полученном газе, если считать, что после смешения его с $50 м^3$ кислорода, сгорания и приведения температуры к исходной объем газовой смеси уменьшился до $68 м^3$?
8 класс Химия Средняя
Водный раствор бесцветной соли $X$ обладает кислой реакцией. Образец соли $X$ массой 0,521 г подвергли несильному нагреванию (сильное нагревание вызывало возгонку безводной соли) и летучие продукты разложения пропустили последовательно через $U$-образные трубки, заполненные безводным хлористым кальцием и гранулированным едким кали. Масса трубок при этом возросла соответственно на 0,175 и 0,236 г. Другой образец той же соли массой 0,725 г растворили в воде и полученный раствор обработали раствором едкого кали. При этом выпал осадок, который растворился при дальнейшем добавлении раствора щелочи. После полного растворения образовавшийся раствор нейтрализовали серной кислотой, упарили и охладили до $0^{\circ} C$. При этом выпали кристаллы двойной соли $Y$. Масса высушенных кристаллов соли $Y$ составляла 1,424 г. Следует считать, что катион соли $X$ количественно вошел в состав полученной двойной соли $Y$. а. Напишите формулу соли $X$ и назовите ее, учитывая, что она представляет собой кристаллогидрат. б. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно обнаружить катион соли $X$.
8 класс Химия Средняя
Как из двух оснований получить соль, из двух солей - основание, из одной соли - два основания? Привести соответствующие уравнения реакций.
8 класс Химия Средняя
Какую массу квасцов $KAl(SO_{4})_{2} \cdot 12H_{2}O$ необходимо добавить к 1000 г 5%-ного раствора сульфата калия, чтобы массовая доля последнего увеличилась вдвое? Найдите объем газа (при н.у.), который выделится при действии на полученный раствор избытка сульфида калия.
8 класс Химия Средняя
а. Вычислите объем газов, образующихся при полном термическом разложении 1 г гидрокарбоната аммония при $300^{\circ} С$ и давлении 836 мм рт. ст. б. Определите, какое количество (в молях) отдельных компонентов газовой смеси можно получить при полном термическом разложении 1 т этого соединения.
8 класс Химия Средняя