Дано:
- Отношение молярных масс газообразного алкена и жидкого алкана = 7:12.
- На одну молекулу алкена приходится десять молекул алкана.
- Общая масса смеси = 11,43 г.
- Плотность раствора брома = 1,6 г/см3.
- Массовая доля брома в растворе = 3 %.
Найти:
а) Молекулярные формулы алкена и алкана, их изомеры.
б) Состав смеси углеводородов в массовых долях.
в) Объем раствора брома, который может обесцветить смесь алкена и алкана.
Решение:
а)
1. Обозначим молекулярную массу алкана CnH2n+2 и алкена CnH2n. Из отношения 7:12 можем записать:
M(алкена) / M(алкана) = 7 / 12.
2. Подставим выражения для молекулярных масс:
(14n)/(14n + 2) = 7 / 12.
3. Умножим на 12(14n + 2):
12 * 14n = 7 * (12 * 14n + 24).
168n = 84n + 168.
84n = 168.
n = 2.
4. Найдем формулы:
Алкан: C2H6 (этан).
Алкен: C2H4 (этен).
5. Изомеры алкана C2H6:
- Этан (C2H6).
Изомеры алкена C2H4:
- Этен (C2H4).
б)
1. В смеси на одну молекулу алкена приходится 10 молекул алкана. Пусть x - количество молекул алкена, тогда количество молекул алкана = 10x.
2. Общее количество молекул в смеси = x + 10x = 11x.
3. Определим массу смеси:
m(алкен) = x * M(алкена) = x * 28 г/моль,
m(алкан) = 10x * M(алкана) = 10x * 30 г/моль.
4. Общая масса смеси равна:
m(смеси) = m(алкен) + m(алкан) = 28x + 300x = 328x.
5. Установим равенство с общей массой смеси:
328x = 11,43 г,
x = 11,43 / 328 = 0,0348 моль.
6. Теперь рассчитаем массы:
m(алкена) = 28 * 0,0348 = 0,9744 г,
m(алкана) = 300 * 0,0348 = 10,44 г.
7. Теперь найдем состав смеси в массовых долях:
w(алкен) = m(алкена) / m(смеси) * 100 = 0,9744 / 11,43 * 100 ≈ 8,52 %,
w(алкан) = m(алкана) / m(смеси) * 100 = 10,44 / 11,43 * 100 ≈ 91,48 %.