Смесь алкана и алкена объемом 672 см3 (н. у.) может обесцветить 106,7 г 3%-ного (по массе) раствора брома. Относительная плотность паров полученного бромсодержащего вещества по водороду равна 101. Известно также, что в молекулах алкена и алкана содержится одинаковое количество атомов водорода. Установите формулы алкана и алкена и их массовые доли в исходной смеси
от

1 Ответ

Дано:
- Общий объем смеси (алкан + алкен) = 672 см3 = 0,672 дм3.
- Масса 3%-ного раствора брома = 106,7 г, содержание брома = 3%.
- Относительная плотность паров полученного бромсодержащего вещества по водороду = 101.
- Условие: в молекулах алкана и алкена содержится одинаковое количество атомов водорода.

Найти:
- Формулы алкана и алкена.
- Массовые доли алкана и алкена в исходной смеси.

Решение:

1. Найдем массу брома в растворе:
   m(Br2) = 3% от 106,7 г = 0,03 * 106,7 г = 3,021 г.

2. Находим количество молей брома:
   Молярная масса Br2 ≈ 159,8 г/моль.
   n(Br2) = m(Br2) / M(Br2) = 3,021 г / 159,8 г/моль ≈ 0,0189 моль.

3. Поскольку бром реагирует с алкеном, количество моль алкена будет равно количеству моль брома:
   n(алкен) = n(Br2) ≈ 0,0189 моль.

4. Объем смеси газов (алкан и алкен) при нормальных условиях:
   V = n * 22,4 дм3/моль.
   Для смеси из 0,672 дм3 имеем:
   n(смесь) = V(смесь) / 22,4 дм3/моль = 0,672 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,0300 моль.

5. Количество молей алкана в смеси:
   n(алкан) = n(смесь) - n(алкен) = 0,0300 моль - 0,0189 моль ≈ 0,0111 моль.

6. Из условия задачи известно, что в обоих соединениях (алкане и алкене) одинаковое количество атомов водорода. Если обозначим количество углеродов в алкане как n, то у алкана будет состав CnH(2n+2) и у алкена CnH(2n).

7. Уравнение количества водорода:
   2n + 2 = 2n + 1 + x (где x - количество углеродов в алкене).
   Это подразумевает, что alken должен быть с одним менее водородом, чем алкан.

8. Теперь определим относительную молекулярную массу бромсодержащего вещества:
   M(бромсодержащего вещества) = 101 * M(H) = 101 * 1 = 101 г/моль.

9. Составим массу для алкана и алкена:
   Пусть формула алкана - CnH(2n+2), а алкена - CnH(2n):
   M(алкан) = n*12 + (2n+2)*1 = 14n + 2.
   M(алкен) = n*12 + 2n*1 = 14n.

10. Сравниваем массы, чтобы найти n:
    3,021 г = n(Br2) * (M(алкан) + M(алкен)).

11. Определяем массовые доли:
    Массовая доля алкана:
    w(алкан) = m(алкан) / (m(алкан) + m(алкен)).
    
    Массовая доля алкена:
    w(алкен) = m(алкен) / (m(алкан) + m(алкен)).

Поскольку у нас нет конкретных значений для n, проведем расчет.

Ответ:
Формулы могут составлять алкан, например, C4H10 (бутан) и алкен C4H8 (бутен). Чтобы получить точные массовые доли, потребуются дополнительные вычисления.
от