При полном сгорании углеводорода A массой 18,90 г выделилось 31,36 дм3 углекислого газа (н. у.).  а) Установите простейшую формулу углеводорода A.  б) Определите молекулярную формулу углеводорода A, если его относительная плотность по воздуху меньше 3.  в) Приведите структурные формулы трех изомерных веществ, удовлетворяющих условию задачи.
от

1 Ответ

дано:
- масса углеводорода A = 18,90 г
- объем углекислого газа (CO2) = 31,36 дм3 (н. у.)

найти:
а) простейшую формулу углеводорода A
б) молекулярную формулу углеводорода A
в) структурные формулы трех изомерных веществ

решение:

а) Для нахождения простой формулы углеводорода необходимо определить количество углерода и водорода, образовавшихся при сгорании.

1. Определим количество вещества CO2:
   V(CO2) = 31,36 дм3
   n(CO2) = V / Vm = 31,36 л / 22,4 л/моль = 1,4 моль

   Так как каждый моль углерода дает один моль CO2, то количество углерода в углеводороде:
   n(C) = n(CO2) = 1,4 моль

2. Найдем количество водорода, используя уравнение реакции сгорания углеводорода:
   CnH2n + (3n + 1)O2 -> nCO2 + nH2O

   При сгорании 1 моль углеводорода образуется n моль CO2 и n/2 моль H2O.
   Для 1,4 моль CO2 будет образовано 1,4 моль H2O, что соответствует 1,4 моль водорода (2H для 1H2O).
   Таким образом, общее количество водорода:
   n(H) = 2 * n(H2O) = 2 * 1,4 = 2,8 моль.

3. Устанавливаем простейшую формулу:
   Отношение C:H = 1,4 : 2,8 = 1 : 2, так что простейшая формула: CH2.

б) Теперь определим молекулярную формулу углеводорода A:

1. Рассчитаем молярную массу углеводорода A по простой формуле:
   M(CH2) = 12 + 2*1 = 14 г/моль.

2. Определим количество молей углеводорода A:
   n(A) = масса / М = 18,90 г / 14 г/моль = 1,35 моль.

3. Подсчитаем молекулярную массу углеводорода A:
   M(A) = масса / n(A) = 18,90 г / 1,35 моль ≈ 14 г/моль.

4. Поскольку относительная плотность углеводорода A по воздуху меньше 3, это говорит о том, что его молекулярная масса должна быть меньше 3 * 29 ≈ 87 г/моль.
   Следовательно, возможные кратные значения для простой формулы CH2 могут быть 1, 2, 3 и т.д.
   Пробуем удвоить простую формулу:
   C2H4 (этилен),
   M(C2H4) = 2*12 + 4*1 = 28 г/моль (подходит).

в) Приведем структурные формулы трех изомерных веществ, удовлетворяющих условию задачи:

1. Этилен (C2H4):
   H2C=CH2

2. Цикло-пропан (C3H6):
   |
   / \
   H   H
   |   |
   H - C - H
       |
       H

3. Пропилен (C3H6):
   H2C=CH-CH3

ответ:
а) простейшая формула углеводорода A: CH2
б) молекулярная формула углеводорода A: C2H4
в) структурные формулы изомеров: этилен (C2H4), циклопропан (C3H6), пропилен (C3H6).
от