Решение задачи по органической химии

Условие: Дана 2,2-диметилпропановая кислота. Требуется:

1. Составить структурную формулу.
2. Составить структурные формулы двух гомологов с большим числом атомов углерода.
3. Написать уравнения реакций взаимодействия с цинком, оксидом меди (II) и гидроксидом калия.
4. Вычислить массу соли, образующейся при взаимодействии гидроксида калия с 10% раствором кислоты массой 20 грамм.

1. Структурная формула 2,2-диметилпропановой кислоты

2,2-диметилпропановая кислота имеет следующую структурную формулу:

$$ \begin{array}{c} \mathrm{CH_3} \\ | \\ \mathrm{CH_3 - C - COOH} \\ | \\ \mathrm{CH_3} \end{array} $$

2. Гомологи с большим числом атомов углерода

Гомологи - это соединения, отличающиеся на группу CH2. Два гомолога 2,2-диметилпропановой кислоты:

1. 2,2-диметилбутановая кислота:
$$ \begin{array}{c} \mathrm{CH_3} \\ | \\ \mathrm{CH_3 - C - CH_2 - COOH} \\ | \\ \mathrm{CH_3} \end{array} $$
2. 2,2-диметилпентановая кислота:
$$ \begin{array}{c} \mathrm{CH_3} \\ | \\ \mathrm{CH_3 - C - CH_2 - CH_2 - COOH} \\ | \\ \mathrm{CH_3} \end{array} $$

3. Уравнения реакций

Обозначим 2,2-диметилпропановую кислоту как R-COOH, где R - радикал (CH₃)₃C-

1. Реакция с цинком:
$$ \mathrm{2R-COOH + Zn \rightarrow (R-COO)_2Zn + H_2} $$
2. Реакция с оксидом меди (II):
$$ \mathrm{2R-COOH + CuO \rightarrow (R-COO)_2Cu + H_2O} $$
3. Реакция с гидроксидом калия:
$$ \mathrm{R-COOH + KOH \rightarrow R-COOK + H_2O} $$

4. Расчет массы соли

Масса 2,2-диметилпропановой кислоты в 20 г 10% раствора:

$$ \mathrm{m(\text{кислоты}) = 20 \text{ г} \cdot 0.1 = 2 \text{ г}} $$

Молярная масса 2,2-диметилпропановой кислоты (C₅H₁₀O₂):

$$ \mathrm{M(\text{кислоты}) = 5 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 + 10 + 32 = 102 \text{ г/моль}} $$

Количество вещества кислоты:

$$ \mathrm{n(\text{кислоты}) = \frac{2 \text{ г}}{102 \text{ г/моль}} \approx 0.0196 \text{ моль}} $$

Молярная масса соли (R-COOK, C₅H₉O₂K):

$$ \mathrm{M(\text{соли}) = 5 \cdot 12 + 9 \cdot 1 + 2 \cdot 16 + 39 = 60 + 9 + 32 + 39 = 140 \text{ г/моль}} $$

Количество вещества соли равно количеству вещества кислоты:

$$ \mathrm{n(\text{соли}) = n(\text{кислоты}) \approx 0.0196 \text{ моль}} $$

Масса образовавшейся соли:

$$ \mathrm{m(\text{соли}) = 0.0196 \text{ моль} \cdot 140 \text{ г/моль} \approx 2.74 \text{ г}} $$

Ответ: Масса образовавшейся соли составляет примерно 2.74 грамма.