Номер 112, страница 178 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.112. Напишите уравнения реакций, соответствующие схеме: ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{NCH}}_2\mathrm{COOK}⟶{\mathrm{H}}_2{\mathrm{NCH}}_2\mathrm{COOH}⟶{\mathrm{N}}_2 + {\mathrm{СО}}_2 + {\mathrm{Н}}_2\mathrm{О}.$

Решение

1. $H_2NCH_2COOK \rightarrow H_2NCH_2COOH$

Первое превращение в схеме — это получение аминоуксусной кислоты (глицина) из её калиевой соли (аминоацетата калия). Аминоацетат калия является солью, образованной слабой кислотой (глицином) и сильным основанием (гидроксидом калия). Для того чтобы вытеснить слабую кислоту из её соли, необходимо подействовать на соль более сильной кислотой. В качестве такой кислоты можно использовать, например, соляную ($HCl$). В результате реакции ионного обмена образуется аминоуксусная кислота и хлорид калия.

Уравнение реакции:

$H_2NCH_2COOK + HCl \rightarrow H_2NCH_2COOH + KCl$

Ответ: $H_2NCH_2COOK + HCl \rightarrow H_2NCH_2COOH + KCl$

2. $H_2NCH_2COOH \rightarrow N_2 + CO_2 + H_2O$

Второе превращение представляет собой полное окисление аминоуксусной кислоты. Продукты реакции — молекулярный азот ($N_2$), диоксид углерода ($CO_2$) и вода ($H_2O$) — являются типичными для реакции горения (сжигания) азотсодержащих органических соединений в избытке кислорода ($O_2$).

Для написания итогового уравнения реакции необходимо правильно расставить стехиометрические коэффициенты (уравнять реакцию):

1. Запишем схему реакции: $H_2NCH_2COOH + O_2 \rightarrow N_2 + CO_2 + H_2O$

2. Уравняем азот (N): для образования одной молекулы $N_2$ (содержащей 2 атома азота) необходимо взять 2 молекулы глицина (содержащие по 1 атому азота).

$2H_2NCH_2COOH + O_2 \rightarrow N_2 + 4CO_2 + 5H_2O$

3. Уравняем углерод (C): в левой части уравнения теперь 4 атома углерода (2 молекулы глицина, по 2 атома C в каждой), следовательно, в правой части перед $CO_2$ ставим коэффициент 4.

$2H_2NCH_2COOH + O_2 \rightarrow N_2 + 4CO_2 + H_2O$

4. Уравняем водород (H): в левой части 10 атомов водорода (2 молекулы глицина, по 5 атомов H в каждой), следовательно, в правой части перед $H_2O$ ставим коэффициент 5 (так как $5 \cdot 2 = 10$).

$2H_2NCH_2COOH + O_2 \rightarrow N_2 + 4CO_2 + 5H_2O$

5. Уравняем кислород (O): посчитаем количество атомов кислорода в правой части: в 4 молекулах $CO_2$ содержится $4 \cdot 2 = 8$ атомов кислорода, а в 5 молекулах $H_2O$ — $5 \cdot 1 = 5$ атомов. Всего $8 + 5 = 13$ атомов кислорода. В левой части в 2 молекулах глицина уже есть $2 \cdot 2 = 4$ атома кислорода. Значит, из молекулярного кислорода $O_2$ необходимо получить недостающие $13 - 4 = 9$ атомов. Для этого потребуется $\frac{9}{2}$ (или 4.5) молекул $O_2$.

$2H_2NCH_2COOH + \frac{9}{2}O_2 \rightarrow N_2 + 4CO_2 + 5H_2O$

6. Избавимся от дробного коэффициента, умножив все коэффициенты в уравнении на 2.

$4H_2NCH_2COOH + 9O_2 \rightarrow 2N_2 + 8CO_2 + 10H_2O$

Ответ: $4H_2NCH_2COOH + 9O_2 \rightarrow 2N_2 + 8CO_2 + 10H_2O$