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.