Вещество А состава $\ce{C_xH_yO_zN_k}$ содержит 38,1% кислорода и 16,67% азота по массе. При сгорании 16,8 г этого вещества образуется 13,44 л углекислого газа (н. у.). Вещество А преимущественно образуется в реакции вещества Б со смесью концентрированных серной и азотной кислот. Известно, что в составе вещества Б содержится азот.
На основании данных условия задачи:
- проведите необходимые вычисления и установите молекулярную формулу вещества А;
- составьте структурную формулу вещества А, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
- напишите уравнение реакции получения вещества А при действии смеси концентрированных азотной и серной кислот на вещество Б (используйте структурные формулы органических веществ).
Решение
Проведены вычисления, и найдена молекулярная формула вещества А.
Общая формула вещества А — $\ce{C_xH_yO_zN_k}$
$n(\ce{CO2}) = 13{,}44 / 22{,}4 = 0{,}6$ моль
$n(\ce{C}) = 0{,}6$ моль; $m(\ce{C}) = 0{,}6 \cdot 12 = 7{,}2$ г
Массовые доли углерода и водорода в составе вещества А:
$\omega(\ce{C}) = 7{,}2 / 16{,}8 = 0{,}4286$, или 42,86%
$\omega(\ce{H}) = 100 - 38{,}1 - 16{,}67 - 42{,}86 = 2{,}37\%$
$x : y : z : k = 42{,}86/12 : 2{,}37/1 : 38{,}1/16 : 16{,}67/14 = 3{,}57 : 2{,}37 : 2{,}38 : 1{,}19 = 3 : 2 : 2 : 1$
Поскольку вещество Б содержит азот, то в молекуле вещества А не менее двух атомов азота.
Молекулярная формула вещества А — $\ce{C6H4O4N2}$
Структурная формула:
Уравнение реакции:
