質問: 化学の問題を教えてください。 炭酸、水素、酸素からなる1価のカルボン酸があります。この酸4.324mgを完全に燃焼させたところ、二酸化炭素6.337mgと水2.594mgが得られました。また、この酸0.120gを含む水溶液を中和するのに、0.10規定の水酸化ナトリウム溶液20.0mlを要しました。この酸の組成式、分子式、構造式を求めてください。
回答: このカルボン酸をr-coohで表します。 1. 燃焼の反応式は、 ar-cooh+bo2→cco2+dh2o で表されます。a,b,c,dは各項の係数です。 2. 酸素o2の質量を求めます。 o2の質量=(co2の質量+h2oの質量)-r-coohの質量だから、 o2: (6.337[mg]+2.594[mg])-4.324[mg]=4.607[mg] 3. 水酸化ナトリウムnaohとの中和反応は、 r-cooh+naoh→r-coona+h2o で、すべて1:1のモル数で反応します。 この反応で、中和したr-coohのモル数を求めます。 0.10規定=0.10[mol/l]です。これが20[ml]×10^(-3)[l/ml]=0.02[l] と反応したのだから、r-coohのモル数は、 0.10[mol/l]×0.02[l]=0.002[mol] です。 4. r-coohのモル質量(分子量)を求めます。 0.120[g]が0.002[mol]なのだから、モル質量(分子量)は、 0.120[g]/0.002[mol]=60[g/mol] です。 5. r-cooh、o2、co2、h2oの各モル数を求めます。 r-cooh: 4.324[mg]×10^(-3)[g/mg]/60[g/mol]=0.721×10^(-3)[mol] o2: 4.607×10^(-3)[g/mg]/32[g/mol]=1.44×10^(-3)[mol] co2: 6.337[mg]×10^(-3)[g/mg]/44[g/mol]=1.44×10^(-3)[mol] h2o: 2.594[mg]]×10^(-3)[g/mg]/18[g/mol]=1.44×10^(-3)[mol] で、r-cooh:o2:co2:h2o=0.721:1.44:1.44:1.44=1:2:2:2 です。 つまり、燃焼の反応式は、 r-cooh+2o2→2co2+2h2o です。 6. 反応式から、r-cooh 1分子(1mol)に含まれるc原子(のmol数)は、2co2ができるのだから、2(2mol)、h原子(のmol数)は、2h2oができるのだから、2×2=4(4mol)、o原子(のmol数)は、2co2と2h2oのoから2o2を引いて、2×2+2-2×2=2(2mol)です。結局、r-coohの分子式は、c2h4o2です。 7. 組成式: ch2o 構造式: ch3cooh これを棒を付けて表しましょう。