Определите формулу соединения, содержащего 47,37% углерода, 10,53% водорода и кислород. Известно, что...

Для решения задачи необходимо провести несколько шагов, чтобы определить молекулярную и структурную формулы соединения, а также написать уравнение реакции с натрием.

Шаг 1: Определение эмпирической формулы

Дано:

• 47,37% углерода (C)
• 10,53% водорода (H)
• Остальное — кислород (O)

Сначала определим массовую долю кислорода: [ \%O = 100\% - 47,37\% - 10,53\% = 42,10\% ]

Теперь рассчитаем количество молей каждого элемента в 100 г вещества:

• Моль углерода: [ \text{моль C} = \frac{47,37 \text{ г}}{12,01 \text{ г/моль}} \approx 3,94 ]
• Моль водорода: [ \text{моль H} = \frac{10,53 \text{ г}}{1,008 \text{ г/моль}} \approx 10,45 ]
• Моль кислорода: [ \text{моль O} = \frac{42,10 \text{ г}}{16,00 \text{ г/моль}} \approx 2,63 ]

Теперь находим соотношение молей, деля на наименьшее значение (в данном случае, на 2,63):

• Соотношение C: [ \frac{3,94}{2,63} \approx 1,5 ]
• Соотношение H: [ \frac{10,45}{2,63} \approx 4 ]
• Соотношение O: [ \frac{2,63}{2,63} = 1 ]

Соотношение атомов в соединении: C:H:O = 1,5:4:1 Умножаем все коэффициенты на 2, чтобы получить целые числа: [ \text{C}_3 \text{H}_8 \text{O}_2 ]

Шаг 2: Определение молекулярной формулы

Согласно условиям задачи, соединение содержит две гидроксильные группы (-OH), расположенные симметрично, и 1 моль вещества реагирует с 2 моль натрия.

Соединение, содержащее две гидроксильные группы симметрично, может быть диолом. Наиболее простой симметричный диол с приведенной эмпирической формулой — пропандиол (пропиленгликоль), C₃H₈O₂.

Шаг 3: Структурная формула

Пропандиол имеет следующую структуру:

[ \text{CH}_2OH-\text{CH}_2-\text{CH}_2OH ]

Шаг 4: Уравнение реакции с натрием

Пропандиол реагирует с натрием, образуя два моля водорода и два моля алкоголята натрия:

[ \text{CH}_2OH-\text{CH}_2-\text{CH}_2OH + 2\text{Na} \rightarrow \text{CH}_2ONa-\text{CH}_2-\text{CH}_2ONa + \text{H}_2 ]

Ответ:

1) Эмпирическая формула: C₃H₈O₂ 2) Молекулярная формула: C₃H₈O₂ 3) Структурная формула: [ \text{CH}_2OH-\text{CH}_2-\text{CH}_2OH ] 4) Уравнение взаимодействия с натрием: [ \text{CH}_2OH-\text{CH}_2-\text{CH}_2OH + 2\text{Na} \rightarrow \text{CH}_2ONa-\text{CH}_2-\text{CH}_2ONa + \text{H}_2 ]

1) Для установления молекулярной формулы органического вещества можно использовать следующие шаги:

• Найдем количество углерода, водорода и кислорода в 100 г данного вещества: Углерод: 47,37 г / 12,01 г/моль = 3,94 моль Водород: 10,53 г / 1,01 г/моль = 10,43 моль Кислород: 100% - 47,37% - 10,53% = 42,1% Кислород: 42,1 г / 16,00 г/моль = 2,63 моль

2) С учетом того, что вещество содержит 2 гидроксильные группы, молекулярная формула будет C3H10O2.

3) Структурная формула этого вещества будет выглядеть следующим образом:

H
|

H-C-C-O-C-H

|
H

4) Уравнение взаимодействия данного вещества с натрием: 2C3H10O2 + 6Na -> 2C3H8O2 + 6NaOH