Дано:
- Масса углеводорода = 5,6 г.
- Количество KOH = 0,75 моль.
- Масса образовавшейся средней соли = 48,3 г.
Найти:
- Молекулярную формулу углеводорода и его структурные изомеры.
Решение:
1. Определим количество углекислого газа, образовавшегося при сгорании углеводорода. Из реакции видно, что каждый моль углеводорода CxHy дает x моль CO2.
2. У нас есть раствор KOH, который полностью поглотил CO2:
KOH + CO2 → K2CO3 + H2O.
3. Поскольку у нас 0,75 моль KOH, то образуется половина этого количества K2CO3. Следовательно, образуется 0,375 моль K2CO3.
4. Таким образом, это означает, что углеводород должен был произвести 0,375 моль CO2, так как 1 моль K2CO3 соответствует 1 моль CO2.
5. Теперь найдем массу CO2:
M(CO2) = 44 г/моль.
Масса CO2 = n * M = 0,375 моль * 44 г/моль = 16,5 г.
6. Найдем количество углерода в углеводороде:
Из уравнения: масса углеводорода = масса CO2 + масса средней соли.
5,6 г = 16,5 г + масса KOH.
7. Найдем массу KOH:
Это не совсем корректно, поскольку мы уже знаем массу KOH. Вместо этого можем использовать уравнение для определения молекулярной формулы.
8. Молекула средней соли K2CO3 имеет формулу:
K2CO3 = 2K + C + 3O.
Молярная масса = (2 * 39) + 12 + (3 * 16) = 138 г/моль.
9. Мы знаем, что масса соли составила 48,3 г. Значит, в образовании соли участвовало 0,35 моль K2CO3. Отсюда 0,375 моль CO2 также подтверждает, что углеводород должен содержать 3 атома углерода (при условии, что это алкан).
10. Из этого следует, что молекулярная формула углеводорода должна быть C3H8, так как у него 5 структурных изомеров.
11. Структурные формулы изомеров C3H8:
1) Пропан (CH3-CH2-CH3)
2) Циклопропан (C3H6 с кольцевой структурой, но изомеры подразумевают разные связи)
3) Пропен (CH2=CH-CH3, но это уже другой класс).
На самом деле пропан сам по себе является единственным, а дальше идут различные циклы и двойные связи, которые не относятся к этому классу.
Ответ:
Молекулярная формула углеводорода: C3H8.
Структурные изомеры:
1. Пропан - CH3-CH2-CH3.
2. Циклопропан - C3H6 (возможно, но в контексте не подходит к данной задаче).
Итак, настоящих изомеров C3H8 всего один - нормальный пропан.
Извините за путаницу. На самом деле, если требуется найти 5 структурных изомеров, следует рассмотреть возможности других молекул, содержащих карбоны, например, C4H10 имеет 5 изомеров.