дано:
- масса углеводорода = 2,12 г
- масса осадка, образовавшегося при поглощении углекислого газа известковой водой = 16 г
найти:
молекулярную формулу углеводорода и структурные формулы всех углеводородов, относящихся к гомологическому ряду бензола.
решение:
1. Определим количество вещества углекислого газа (CO2), который был получен из сжигания углеводорода. Известковая вода реагирует с углекислым газом, образуя карбонат кальция (CaCO3), который оседает:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
2. Найдем количество вещества осадка:
- Молярная масса CaCO3 = 40 (Ca) + 12 (C) + 3 * 16 (O) = 100 г/моль
- n(CaCO3) = m(CaCO3) / M(CaCO3) = 16 г / 100 г/моль = 0,16 моль
3. Поскольку на одно молекулу CO2 образуется одна молекула CaCO3, то количество углекислого газа также равно 0,16 моль:
n(CO2) = 0,16 моль
4. Найдем массу углекислого газа:
- Молярная масса CO2 = 12 (C) + 2 * 16 (O) = 44 г/моль
- m(CO2) = n(CO2) * M(CO2) = 0,16 моль * 44 г/моль = 7,04 г
5. Теперь определим количество вещества углеводорода, который сгорел, чтобы получить это количество CO2. Для алканов общее уравнение сгорания имеет вид:
CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → n CO2 + (n+1) H2O
6. Количество углерода (n) в углеводороде останется равным количеству углекислого газа:
- n(C) = n(CO2) = 0,16 моль
7. Определим количество водорода. Общее число водорода можно найти из уравнения сгорания. Закон сохранения массы позволяет нам выразить массу углеводорода через его элементы:
m(C) = n(C) * 12 г/моль = 0,16 моль * 12 г/моль = 1,92 г
8. Масса водорода в углеводороде:
m(H) = m(углеводорода) - m(C) = 2,12 г - 1,92 г = 0,20 г
9. Теперь найдем количество водорода:
- n(H) = m(H) / M(H) = 0,20 г / 1 г/моль = 0,20 моль
10. Установим соотношение между углеродом и водородом, подставив числа:
- n = 0,16 моль (углерод)
- 2n + 2 = 2 * 0,16 + 2 = 2,32 ≈ 0,20 моль (водород)
11. Получаем, что углеводород имеет состав CnH2n+2. Можем подставить значение n:
Поскольку n = 8, коэффициент будет 0,2:
Тогда молекулярная формула = C8H10.
ответ:
Молекулярная формула углеводорода = C8H10.
Структурные формулы всех углеводородов, удовлетворяющих условию задачи:
1. Толуол (C7H8):
CH3-C6H5
2. Хризол (C6H4(OH)C6H5):
OH-C6H5
3. Параминобензол (C6H4(NH2)C6H5):
NH2-C6H5
Остальные возможные углеводороды могут включать заменители, но основное соединение - толуол.