Номер 150, страница 182 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.150. Какие два вещества вступили в реакцию и при каких условиях, если в результате образовались следующие вещества (указаны все продукты реакции с коэффициентами):

$\mathrm{а}) {\mathrm{H}}_2{\mathrm{NCH}}_2\mathrm{COONa} + {\mathrm{Н}}_2\mathrm{О}$

$\mathrm{б}) [{\mathrm{H}}_3\mathrm{NCH}\left({\mathrm{CH}}_3\right)\mathrm{COOH}]{\mathrm{NO}}_3$

$\mathrm{в}) 6{\mathrm{СО}}_2 + 7{\mathrm{Н}}_2\mathrm{О} + {\mathrm{N}}_2$

Напишите полные уравнения реакций.

а) Продукты реакции — глицинат натрия ($H_2NCH_2COONa$) и вода ($H_2O$). Образование соли аминокислоты и воды указывает на реакцию нейтрализации между аминокислотой и основанием. В данном случае, это реакция между аминоуксусной кислотой (глицином) и гидроксидом натрия. Аминокислоты проявляют амфотерные свойства: карбоксильная группа ($-COOH$) обладает кислотными свойствами, а аминогруппа ($-NH_2$) — основными. Реакция идет по карбоксильной группе. Условия реакции — взаимодействие в водном растворе, специальные условия, как правило, не требуются.

Полное уравнение реакции:

$H_2N-CH_2-COOH + NaOH \rightarrow H_2N-CH_2-COONa + H_2O$

Ответ: В реакцию вступили аминоуксусная кислота (глицин) и гидроксид натрия.

б) Продукт реакции — нитрат аланина ($[H_3NCH(CH_3)COOH]NO_3$). Это соль, образованная аминокислотой аланином и азотной кислотой. В этой реакции проявляются основные свойства аминогруппы ($-NH_2$), которая присоединяет протон ($H^+$) от сильной кислоты, превращаясь в аммонийную группу ($-NH_3^+$). Условия реакции — взаимодействие в водном растворе, специальные условия не требуются.

Полное уравнение реакции:

$H_2N-CH(CH_3)-COOH + HNO_3 \rightarrow [H_3N^+-CH(CH_3)-COOH]NO_3^-$

Ответ: В реакцию вступили аланин ($\alpha$-аминопропионовая кислота) и азотная кислота.

в) Продукты реакции — углекислый газ ($6CO_2$), вода ($7H_2O$) и азот ($N_2$). Такой набор продуктов характерен для реакции полного сгорания (горения) органического вещества, содержащего углерод, водород и азот. В качестве второго реагента выступает кислород ($O_2$), а условием является высокая температура.

Определим состав сгоревшего вещества по продуктам. На 1 моль исходного вещества приходится 6 атомов углерода (из $6CO_2$), 14 атомов водорода (из $7H_2O$) и 2 атома азота (из $N_2$). Вещество, скорее всего, является аминокислотой и содержит также кислород. Формуле $C_6H_{14}N_2O_x$ соответствует аминокислота лизин (2,6-диаминогексановая кислота), формула которого $C_6H_{14}N_2O_2$.

Составим уравнение реакции горения лизина:

$C_6H_{14}N_2O_2 + O_2 \xrightarrow{t} 6CO_2 + 7H_2O + N_2$

Уравняем кислород. В правой части уравнения $6 \times 2 + 7 \times 1 = 19$ атомов кислорода. В левой части 2 атома кислорода уже есть в молекуле лизина, значит, из $O_2$ необходимо получить еще $19 - 2 = 17$ атомов. Для этого потребуется $17/2$ молекул $O_2$.

Полное уравнение реакции (на 1 моль лизина):

$C_6H_{14}N_2O_2 + \frac{17}{2}O_2 \xrightarrow{t} 6CO_2 + 7H_2O + N_2$

Ответ: В реакцию вступили лизин ($C_6H_{14}N_2O_2$) и кислород ($O_2$) при высокой температуре (условие горения).