Номер 6, страница 132 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Составьте формулы карбоновых кислот, в которых одинаковое число атомов:

а) Си О;

б) Ни О;

в) С, Н и О (по 4).

а) С и О Для того чтобы в карбоновой кислоте число атомов углерода ($\text{C}$) и кислорода ($\text{O}$) было одинаковым, необходимо подобрать соответствующую структуру. Все одноосновные карбоновые кислоты содержат два атома кислорода в составе карбоксильной группы ($-COOH$). Следовательно, для выполнения условия в такой кислоте должно быть два атома углерода. Этому требованию отвечает уксусная (этановая) кислота. Её структурная формула $CH_3COOH$, молекулярная формула $C_2H_4O_2$. В молекуле этой кислоты содержится 2 атома углерода и 2 атома кислорода. Другим примером может служить двухосновная янтарная кислота $HOOC-CH_2-CH_2-COOH$ (молекулярная формула $C_4H_6O_4$), в которой содержится по 4 атома углерода и кислорода. Ответ: $CH_3COOH$.

б) Н и О Для того чтобы в карбоновой кислоте число атомов водорода ($\text{H}$) и кислорода ($\text{O}$) было равным, рассмотрим простейшие классы кислот. В одноосновных карбоновых кислотах содержится два атома кислорода. Значит, нам нужна кислота, в молекуле которой также два атома водорода. Общая формула предельных одноосновных кислот $C_nH_{2n+1}COOH$, общее число атомов водорода в них составляет $2n+2$. Приравнивая это число к двум, получаем уравнение $2n+2 = 2$, решением которого является $n=0$. Это означает, что с карбоксильной группой связан не углеводородный радикал, а атом водорода. Такой кислотой является муравьиная (метановая) кислота с формулой $HCOOH$. В её молекуле 2 атома водорода и 2 атома кислорода. Ответ: $HCOOH$.

в) С, Н и О (по 4) В этом случае требуется составить формулу карбоновой кислоты, молекулярная формула которой $C_4H_4O_4$, то есть в ней содержится по 4 атома углерода, водорода и кислорода. Наличие четырех атомов кислорода с большой вероятностью указывает на то, что это двухосновная кислота, то есть она содержит две карбоксильные группы ($-COOH$). Две карбоксильные группы суммарно имеют состав $C_2H_2O_4$. Чтобы определить строение остальной части молекулы (радикала, связывающего эти группы), вычтем состав двух карбоксильных групп из молекулярной формулы: $C_4H_4O_4 - C_2H_2O_4 = C_2H_2$. Таким образом, радикал должен иметь состав $C_2H_2$. Простейший двувалентный радикал такого состава — это $-CH=CH-$. Соединив его с двумя карбоксильными группами, получаем структурную формулу $HOOC-CH=CH-COOH$. Это бутендиовая кислота. Проверка по атомам: 4 атома $\text{C}$, (1+1+1+1)=4 атома $\text{H}$, (2+2)=4 атома $\text{O}$. Условие полностью выполняется. Данная кислота существует в виде двух пространственных изомеров — малеиновой (цис-изомер) и фумаровой (транс-изомер) кислот. Ответ: $HOOC-CH=CH-COOH$.