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).