Дано:
- Масса вещества Б = 14,5 г.
- Объем углекислого газа (CO2), полученного при сжигании = 16,8 дм3 (н. у.).
- Масса воды (H2O), полученной при сжигании = 13,5 г.
- Вещество Б содержит один атом кислорода.
Найти:
а) Молекулярную формулу вещества Б.
б) Простейшую формулу углеводорода А, если массовая доля углерода в его молекуле равна 85,71 %.
в) Структурную формулу и название вещества А.
г) Структурную формулу изомера А и его название.
Решение:
а)
1. Рассчитаем количество углекислого газа, образовавшегося в реакции:
n(CO2) = V / Vm = 16,8 дм3 / 22,4 дм3/моль = 0,75 моль.
2. Общее количество углерода, содержащегося в CO2:
m(C) = n(CO2) * M(C) = 0,75 моль * 12 г/моль = 9 г.
3. Рассчитаем количество воды, образовавшейся в реакции:
n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 13,5 г / 18 г/моль = 0,75 моль.
4. Общее количество водорода, содержащегося в H2O:
m(H) = n(H2O) * M(H) = 0,75 моль * 2 г/моль = 1,5 г.
5. Теперь найдем количество кислорода в веществе Б.
Масса вещества Б = масса углерода + масса водорода + масса кислорода.
m(Б) = m(C) + m(H) + m(O).
14,5 г = 9 г + 1,5 г + m(O).
m(O) = 14,5 - 10,5 = 4 г.
6. Найдем количество атомов кислорода:
n(O) = m(O) / M(O) = 4 г / 16 г/моль = 0,25 моль.
7. Учитывая, что в молекуле Б один атом кислорода, найдем молекулярную формулу:
Формула: CxHyO, где x: количество углерода, y: количество водорода.
x = 9 г / 12 г/моль = 0,75 моль (или 3 атома).
y = 1,5 г / 1 г/моль = 1,5 моль (или 3 атома).
Таким образом, вещество Б имеет формулу C3H8O.
б)
1. Массовая доля углерода в углеводороде А = 85,71%.
Это означает, что на 100 г смеси:
m(C) = 85,71 г,
m(H) = 100 - 85,71 = 14,29 г.
2. Рассчитаем количество углерода и водорода:
n(C) = 85,71 г / 12 г/моль = 7,14 моль ≈ 7 моль,
n(H) = 14,29 г / 1 г/моль = 14,29 моль ≈ 14 моль.
3. Простейшая формула углеводорода А:
C7H14.
в)
1. Углеводород А содержит столько же атомов углерода, сколько и в Б, то есть 3 атома углерода.
Следовательно, его простейшая формула: C3H8.
2. Это может быть пропан (C3H8).
Структурная формула пропана:
H H H
| | |
H-C-C-C-H
| | |
H H H
г)
1. Изомером пропана может быть алкин, например, пропен (C3H6).
Структурная формула пропена:
H H CH
| | ||
H-C=C-C-H
| |
H H
Название: пропен (C3H6).