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.