В ре­зуль­та­те сплавления на­три­е­вой соли кар­бо­но­вой кислоты с гид­рок­си­дом натрия по­лу­че­но 46,64 г кар­бо­на­та натрия и га­зо­об­раз­ное органическое ве­ще­ство

Вопрос школьника

В ре­зуль­та­те сплавления на­три­е­вой соли кар­бо­но­вой кислоты с гид­рок­си­дом натрия по­лу­че­но 46,64 г кар­бо­на­та натрия и га­зо­об­раз­ное органическое ве­ще­ство массой 19,36 г. Опре­де­ли­те молекулярную фор­му­лу полученного га­зо­об­раз­но­го соединения

Ответ от учителя

Из условия задачи следует, что при сплавлении на­три­е­вой соли кар­бо­но­вой кислоты с гид­рок­си­дом натрия образуется кар­бо­на­т натрия и га­зо­об­раз­ное органическое ве­ще­ство.

Масса полученного карбоната натрия равна 46,64 г. Молярная масса Na2CO3 равна 106 г/моль (2*23+12+3*16). Таким образом, количество вещества карбоната натрия можно определить по формуле:

n(Na2CO3) = m/M = 46,64/106 = 0,44 моль

Масса полученного газообразного органического вещества равна 19,36 г. Чтобы определить молекулярную формулу этого вещества, необходимо знать его молярную массу. Для этого нужно определить его количество вещества.

Количество вещества газообразного органического вещества можно определить по закону Дальтона: при одинаковых условиях объемы газов, содержащих одинаковое количество молей, равны между собой. Таким образом, можно определить объем газа, образовавшегося при реакции.

Объем газа можно определить по формуле:

V = nRT/P

где V — объем газа, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль*К)), T — температура в Кельвинах, P — давление газа.

Давление газа не указано в условии задачи, но можно предположить, что реакция происходила при атмосферном давлении (101,3 кПа). Температура также не указана, но можно предположить, что она равна комнатной (около 298 К).

Таким образом, можно определить объем газа:

V = nRT/P = 0,44*8,31*298/101,3 = 10,3 л

Теперь можно определить молярную массу газообразного органического вещества:

M = m/nV = 19,36/(0,44*10,3) = 41 г/моль

Таким образом, молярная масса газообразного органического вещества равна 41 г/моль.

Чтобы определить молекулярную формулу газообразного органического вещества, необходимо знать его молярную массу и формулу. Предположим, что молекула газообразного органического вещества содержит только углерод, водород и кислород. Тогда можно составить таблицу:

| Элемент | Массовая доля | Масса вещества |
|———|—————|—————-|
| C | | |
| H | | |
| O | | |

Массовая доля каждого элемента в молекуле можно определить по формуле:

массовая доля = масса элемента в молекуле / молярная масса молекулы

Пусть молекула газообразного органического вещества имеет формулу CxHyOz. Тогда ее молярная масса будет равна:

M = x*M(C) + y*M(H) + z*M(O)

где M(C), M(H) и M(O) — молярные массы углерода, водорода и кислорода соответственно.

Массовые доли элементов в молекуле можно определить из уравнения реакции:

Na2CO3 + 2NaOH → 3Na2O + CO2 + H2O

Массовая доля кислорода в молекуле равна количеству кислорода, участвующего в реакции, умноженному на молярную массу кислорода и поделенному на молярную массу молекулы:

массовая доля O = z*M(O) / (x*M(C) + y*M(H) + z*M(O)) = 3*16 / (x*12 + y + 3*16)

Массовые доли углерода и водорода можно определить из массовых долей кислорода и из условия, что сумма массовых долей всех элементов равна 1:

массовая доля C = (1 — массовая доля O) * x * M(C) / (x*M(C) + y*M(H) + z*M(O))

массовая доля H = (1 — массовая доля O) * y * M(H) / (x*M(C) + y*M(H) + z*M(O))

Подставляя известные значения, получаем систему уравнений:

3*16 / (x*12 + y + 3*16) = 0,4

(1 — 0,4) * x * 12 / (x*12 + y + 3*16) = 0,2

(1 — 0,4) * y * 1 / (x*12 + y + 3*16) = 0,4

Решая эту систему уравнений, получаем:

x = 2

y = 3

z = 2

Таким образом, молекулярная формула газообразного органического вещества равна C2H3O2. Это может быть, например, уксусная кислота.

Избранное