Для решения задачи о молекулярной формуле органического вещества, давайте проведем необходимые вычисления.
1. Вычисления
1.1 Определение количества углерода, водорода и азота:
Объем углекислого газа ((CO_2)) при нормальных условиях (н.у.) составляет 11.2 л. Определим количество молей углекислого газа:
[
n_{CO_2} = \frac{V}{V_m} = \frac{11.2 , \text{л}}{22.4 , \text{л/моль}} = 0.5 , \text{моля}
]
Из уравнения реакции горения видно, что каждый моль углекислого газа соответствует 1 молю углерода ((C)). Следовательно, количество углерода:
[
n_C = n_{CO_2} = 0.5 , \text{моля}
]
Масса углерода:
[
m_C = n_C \cdot M_C = 0.5 , \text{моля} \cdot 12 , \text{г/моль} = 6 , \text{г}
]
Дальше определим количество водорода. Мы знаем, что масса воды ((H_2O)) составляет 10.125 г. Определяем количество молей воды:
[
n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{10.125 , \text{г}}{18 , \text{г/моль}} \approx 0.5625 , \text{моля}
]
Каждый моль воды содержит 2 моля водорода, следовательно:
[
n_H = 2 \cdot n_{H_2O} = 2 \cdot 0.5625 , \text{моля} \approx 1.125 , \text{моля}
]
Масса водорода:
[
m_H = n_H \cdot M_H = 1.125 , \text{моля} \cdot 1 , \text{г/моль} = 1.125 , \text{г}
]
Объем азота ((N_2)) составляет 1.4 л. Определим количество молей азота:
[
n_{N_2} = \frac{V}{V_m} = \frac{1.4 , \text{л}}{22.4 , \text{л/моль}} \approx 0.0625 , \text{моля}
]
Каждый моль азота содержит 2 моля атомов азота, поэтому:
[
n_N = 2 \cdot n_{N_2} = 2 \cdot 0.0625 , \text{моля} = 0.125 , \text{моля}
]
Масса азота:
[
m_N = n_N \cdot M_N = 0.125 , \text{моля} \cdot 14 , \text{г/моль} = 1.75 , \text{г}
]
1.2 Определение молекулярной формулы:
Теперь подытожим все данные:
- (C): 6 г (0.5 моль)
- (H): 1.125 г (1.125 моль)
- (N): 1.75 г (0.125 моль)
Теперь составим массу органического вещества:
[
m = m_C + m_H + m_N = 6 + 1.125 + 1.75 = 8.875 , \text{г}
]
Найдём недостающую массу:
[
m_в = 14.875, \text{г} - 8.875 , \text{г} = 6 , \text{г}
]
Предположим, что оставшаяся масса приходится на кислород ((O)). Теперь поделим все на их малярные массы:
- (C : 0.5)
- (H : 1.125)
- (N : 0.125)
- (O : \frac{6 , \text{г}}{16 , \text{г/моль}} = 0.375 , \text{моля} )
Теперь нормируем формулу, чтобы получить целые числа:
- (C: 0.5 \cdot 4 = 2)
- (H: 1.125 \cdot 4 = 4.5 \to 9) (нормируем до целого)
- (N: 0.125 \cdot 4 = 0.5 \to 1)
- (O: 0.375 \cdot 4 = 1.5 \to 3 )
Итак, формула:
[
C_2 H_9 N_2 O_3
]
2. Структурная формула
Структурная формула этого вещества будет зависеть от его химической природы. Возможной структурной формулой может быть амин с карбонильными группами (например, карбоксильная кислота или амид), однако точное обозначение структуры требует дополнительных данных, таких как конфигурация.
3. Взаимодействие с калием
Наиболее вероятная реакция с калием ((K)) включает образование производных алканов и высвобождение водорода:
[
\text{C}_n\text{H}_m\text{N}x\text{O}y + K \rightarrow K\text{N} + \text{C}{n}\text{H}{m - 2}\text{O} + \text{H}_2
]
Для точной реакции следует знать молекулярную формулу и свойства органического вещества.
Обращайтесь, если понадобится более подробная информация или разъяснения!
