При полном сгорании 3,6 г органического вещества получено 5,4 г воды и углекислого газа в количестве 0,25 моль. Относительная плотность этого вещества по водороду равна 36. Установите молекулярную формулу вещества. Напишите структурные формулы всех возможных веществ, удовлетворяющих условию задачи.
от

1 Ответ

дано:  
- масса органического вещества (m) = 3,6 г  
- масса воды (m(H2O)) = 5,4 г  
- количество углекислого газа (n(CO2)) = 0,25 моль  
- относительная плотность (d) по водороду = 36  

найти:  
молекулярную формулу органического вещества.  

решение:  

1. Найдем количество молей воды, образовавшейся при сгорании органического вещества. Молярная масса воды составляет M(H2O) = 18 г/моль.

n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 5,4 г / 18 г/моль = 0,3 моль.

2. Запишем уравнения реакции сгорания:

C_xH_y + O2 → xCO2 + y/2 H2O.

Из реакции видно, что на каждый моль CO2 образуется один моль углерода, а на каждый моль H2O — 2 моль водорода. Таким образом, можем определить количество атомов углерода и водорода в веществе:

- Углерод:
x = n(CO2) = 0,25 моль.

- Водород:
y = 2 * n(H2O) = 2 * 0,3 моль = 0,6 моль.

3. Определим соотношение атомов C и H:

x = 0,25, y = 0,6.

4. Найдем минимальные целые коэффициенты для x и y. Чтобы избавиться от дробных значений, умножим на 4:

C(1)H(2.4), что соответствует C(5)H(12) после округления.

5. Теперь найдем молекулярную массу этого соединения:

M(C5H12) = 12*5 + 1*12 = 60 г/моль.

6. Определим молекулярную массу органического вещества через его относительную плотность. Плотность по водороду равна 36, значит, молекулярная масса вещества:

M = d * M(H2) = 36 * 1 = 36 г/моль.

7. Поскольку полученная молекулярная масса 36 г/моль меньше рассчитанной (60 г/моль), делим их:

60 г/моль / 36 г/моль = 1,67.

Теперь можно проверить возможные элементы:

C(x)H(y):

Если x = 1 и y = 2, то это может соответствовать метану CH4. Но мы ищем более сложные структуры.

8. Итак, нам нужно найти все возможные структурные формулы, удовлетворяющие условиям задачи. Рассмотрим алканы, циклоалканы и алкены. Возможные структуры включают:

- Алканы:
   1. C5H12 (пентан)
   
- Циклические соединения:
   1. C5H10 (циклопентан или пентен)

Ответ:  
Вещество может иметь молекулярную формулу C5H12 (пентан) или C5H10 (циклопентан, пентен).

Структурные формулы:  
1. Для пентана: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3  
2. Для циклопентана:
     (циклическая структура C5H10)  
3. Для пентена: CH2=CH-CH2-CH2-CH3.
от