Номер 131, страница 180 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.131. Вычислите массу аминоуксусной кислоты, которую можно получить из 15 г уксусной кислоты.

Дано:

$m(CH_3COOH) = 15 \text{ г}$

Найти:

$m(NH_2CH_2COOH) - ?$

Решение:

Аминоуксусную кислоту (глицин) получают из уксусной кислоты в две стадии. Предполагается, что реакции проходят с количественным выходом.

1. Сначала проводят реакцию галогенирования уксусной кислоты, например, хлорирование в присутствии красного фосфора (реакция Гелля–Фольгарда–Зелинского), с образованием хлоруксусной кислоты:

$CH_3COOH + Cl_2 \xrightarrow{P_{красн.}} ClCH_2COOH + HCl$

2. Затем полученную хлоруксусную кислоту подвергают аминированию (взаимодействию с аммиаком), в результате чего образуется аминоуксусная кислота:

$ClCH_2COOH + 2NH_3 \rightarrow NH_2CH_2COOH + NH_4Cl$

Из уравнений реакций видно, что из 1 моль уксусной кислоты образуется 1 моль хлоруксусной кислоты, из которой затем получается 1 моль аминоуксусной кислоты. Следовательно, стехиометрическое соотношение между исходной уксусной кислотой и конечным продуктом (аминоуксусной кислотой) составляет 1:1.

$n(CH_3COOH) = n(NH_2CH_2COOH)$

Вычислим молярные массы уксусной кислоты ($CH_3COOH$) и аминоуксусной кислоты ($NH_2CH_2COOH$). Атомные массы округляем до целых: $A_r(C)=12$, $A_r(H)=1$, $A_r(O)=16$, $A_r(N)=14$.

Молярная масса уксусной кислоты:

$M(CH_3COOH) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 24 + 4 + 32 = 60 \text{ г/моль}$

Молярная масса аминоуксусной кислоты:

$M(NH_2CH_2COOH) = 2 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 24 + 5 + 14 + 32 = 75 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества уксусной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{M(CH_3COOH)} = \frac{15 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

Исходя из соотношения 1:1, количество вещества образовавшейся аминоуксусной кислоты также равно 0,25 моль:

$n(NH_2CH_2COOH) = n(CH_3COOH) = 0,25 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем массу аминоуксусной кислоты, которую можно получить:

$m(NH_2CH_2COOH) = n(NH_2CH_2COOH) \cdot M(NH_2CH_2COOH) = 0,25 \text{ моль} \cdot 75 \text{ г/моль} = 18,75 \text{ г}$

Ответ: масса аминоуксусной кислоты, которую можно получить из 15 г уксусной кислоты, равна 18,75 г.