номер 7, страница 226 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

7.В результате взаимодействия одноосновной карбоновой кислоты массой $7,4 \text{ г}$ с избытком карбоната натрия выделилось $11,2 \text{ дм}^3$ газа (н. у.). Выведите структурную формулу этой кислоты.

Дано:
$m(\text{RCOOH}) = 7{,}4\text{ г}$
$V(\text{газа}) = 1{,}12\text{ дм}^3$ (в тексте опечатка: напечатано $11{,}2\text{ дм}^3$, при котором молярная масса кислоты получается физически невозможной — $7{,}4\text{ г/моль}$; расчёт проведён для исправленного значения $1{,}12\text{ дм}^3$)
$V_m = 22{,}4\text{ дм}^3/\text{моль}$

Найти:
структурную формулу кислоты — ?

Решение:

1. Запишем общее уравнение реакции предельной одноосновной карбоновой кислоты с карбонатом натрия:

$$2\text{RCOOH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{RCOONa} + \text{CO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$$

Выделившийся газ — углекислый газ ($\text{CO}_2$).

2. Найдём количество вещества выделившегося углекислого газа:

$$n(\text{CO}_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{1{,}12\text{ дм}^3}{22{,}4\text{ дм}^3/\text{моль}} = 0{,}05\text{ моль}$$

3. По уравнению химической реакции на $1\text{ моль}$ выделившегося $\text{CO}_2$ приходится $2\text{ моль}$ кислоты, следовательно:

$$n(\text{RCOOH}) = 2 \cdot n(\text{CO}_2) = 2 \cdot 0{,}05\text{ моль} = 0{,}1\text{ моль}$$

4. Вычислим молярную массу одноосновной карбоновой кислоты:

$$M(\text{RCOOH}) = \frac{m}{n} = \frac{7{,}4\text{ г}}{0{,}1\text{ моль}} = 74\text{ г/моль}$$

5. Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот — $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$ (или $\text{C}_n\text{H}_{2n}\text{O}_2$). Выразим её молярную массу через число атомов углерода $n$:

$$M(\text{C}_n\text{H}_{2n}\text{O}_2) = 12n + 2n + 32 = 14n + 32$$

$$14n + 32 = 74$$

$$14n = 42 \implies n = 3$$

Молекулярная формула кислоты — $\text{C}_3\text{H}_6\text{O}_2$ (пропионовая или пропановая кислота).

Её структурная формула:
$$\text{CH}_3\text{—}\text{CH}_2\text{—}\text{COOH}$$

Ответ: $\text{CH}_3\text{—}\text{CH}_2\text{—}\text{COOH}$ (пропановая кислота).