Hợp chất hữu cơ X và dạng muối của nó tồn tại phổ biến trong nhiều loài thực vật dùng làm thực phẩm cho con người. Việc tiêu thụ quá nhiều X trong rau quả có thể dẫn đến nguy cơ mắc bệnh sỏi thận. Khi phân tích thành phần nguyên tố của X ở dạng khan, người ta nhận thấy X chỉ chứa các nguyên tố carbon, hydrogen, oxygen với phần trăm khối lượng của carbon, oxygen lần lượt là 26,67% và 71,11%. Kết quả đo phổ khối lượng cho thấy, khối lượng phân tử của hợp chất X nhỏ hơn 100 gam/mol. Cho X tác dụng với lượng dư dung dịch NaHCO3 thu được số mol CO2 gấp 2 lần số mol X tham gia phản ứng.
a) Xác định CTPT và CTCT của X?
b) Trong phòng thí nghiệm, tinh thể X.2H2O được sử dụng để pha chế dung dịch chuẩn. Dung dịch này có thể được dùng cho việc xác định nồng độ của một dung dịch khác. Tình khối lượng tinh thể X.2H2O (chứa 0,5% tạp chất trơ) cần thiết để pha chế được 100,00 mL dung dịch X nồng độ 0,10 M.
c) Hòa tan 3,76 gam FeCl2.4H2O vào lượng dư dung dịch X, sau phản ứng thu được kết tủa Y màu vàng nâu, có khối lượng 2,88 gam. Biết phương trình hóa học diễn ra trong quá trình này là:
FeCl2.4H2O + X → Y + 2H2O + 2HCl
Và khi nung nóng Y đến 200°C, thấy khối lượng giảm 20%, thu được chất rắn khan Z. Xác định công thức phân tử của Y, Z và tính hiệu suất phản ứng tạo thành chất Y.
(a) C : H : O = 26,67/12 : 2,22/1 : 71,11/16 = 2,22 : 2,22 : 4,44 = 1 : 1 : 2
X là (CHO2)n —> MX = 45n < 100
Số H chẵn nên n = 2 là nghiệm duy nhất, CTPT của X là C2H2O4
X tác dụng với NaHCO3 tạo ra nCO2 = 2nX nên X có 2 chức carboxyl —> Cấu tạo HOOC-COOH
(b) n(COOH)2.2H2O = n(COOH)2 = 0,1.0,1 = 0,01 mol
—> m tinh thể = 0,01.126/99,5% = 1,2663 gam
(c) Bảo toàn nguyên tố cho phản ứng thì Y là FeC2O4.2H2O
nFeCl2.4H2O phản ứng = nFeC2O4.2H2O = 2,88/180 = 0,016 mol
—> H = 0,016.199/3,76 = 84,68%
Y có %H2O = 36/180 = 20%, khi nung Y đến 200°C, thấy khối lượng giảm 20% chứng tỏ toàn bộ H2O đã thoát ra hết —> Z là FeC2O4.