Rozwiązanie:

Dane:

${\text{m}}_{\text{R-R}}+{\text{m}}_{\mathrm{CO}{}_2}=5,9\mathrm{g}$

${\text{m}}_{\mathrm{CaCO}{}_3}=10,0\mathrm{g}$

Szukane:

$\mathrm{RCOO}{}^{-}=?$

Obliczenia:

Reakcja mieszaniny powstałych gazów: R-R oraz CO₂ z wodą wapienną musiała przebiegać zgodnie z poniższym równaniem reakcji:

$\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){}_2+\mathrm{CO}{}_2\to \mathrm{CaCO}{}_3+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Wiadomo, że reakcji z wodą wapienną uległ tylko tlenek węgla(IV). W oparciu o powyższe równanie reakcji oraz znajomość mas molowych CO₂ oraz CaCO₃, można zapisać następującą zależność:

$1\text{mol}\mathrm{CO}{}_2-1\text{mol}\mathrm{CaCO}{}_3$

$\begin{array}{ccc}44\text{g}\mathrm{CO}{}_2& -& 100\text{g}\mathrm{CaCO}{}_3\\ \text{x}& -& 10\text{g}\mathrm{CaCO}{}_3\end{array}$

$\text{x}=4,4\text{g}\mathrm{CO}{}_2$

Powyżej obliczyliśmy jaka ilość tlenku węgla(IV) powstała w wyniku przeprowadzonego procesu elektrolizy. Aby obliczyć masę powstałego alkanu R-R, należy od masy mieszaniny gazów odjąć obliczoną powyżej masę tlenku węgla(IV):

${\text{m}}_{\text{R-R}}=5,9\text{g}-4,4\text{g}=1,5\text{g}$

W wyniku prowadzonej elektrolizy wodnego roztworu soli sodowej nasyconego kwasu karboksylowego - na anodzie przebiegł proces utleniania zgodnie z poniższym równaniem reakcji:

$2\mathrm{RCOONa}\to \mathrm{R}-\mathrm{R}+2\mathrm{CO}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}$

Stąd wiadomo, że:

$\begin{array}{ccc}1\text{mol}\mathrm{R}-\mathrm{R}& -& 2\text{mol}\mathrm{CO}{}_2\\ \text{x}& -& 2\cdot 44\text{g}\mathrm{CO}{}_2\\ 1,5\text{g}\mathrm{R}-\mathrm{R}& -& 4,4\text{g}\mathrm{CO}{}_2\end{array}$

$\text{x}=30\text{g}\mathrm{R}-\mathrm{R}$

Powyżej obliczono masę molową związku R-R.

Znając wzór ogólny węglowodorów nasyconych oraz masy molowe węgla, wodoru i związku R-R możemy ustalić wzór sumaryczny związku R-R:

${\text{M}}_{\text{mol}}\mathrm{C}{}_n\mathrm{H}{}_{2n+2}=30\frac{\text{g}}{\text{mol}}$

$\text{n}\cdot 12\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}+\left(2\cdot \text{n}+2\right)\cdot 1\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}=30\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$12\text{n}+2\text{n}+2=30$

$14\text{n}=28$

$\text{n}=2$

Wzór sumaryczny związku R-R wygląda więc następująco:

$\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_{2\cdot 2+2}$

$\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_6$

Powstającym w wyniku przeprowadzonego procesu elektrolizy alkanem jest więc etan, o wzorze półstrukturalnym: CH₃-CH₃. 

Grupa R- jest więc grupą metylową: CH₃-

Stąd wiadomo, że poszukiwany anion: RCOO^- jest anionem octanowym o wzorze: CH₃COO^-.

 

Odpowiedź: Wzór półstrukturalny anionu RCOO^- to CH₃COO^-.