Дано:
- масса вещества (m) = 700 мг = 0,7 г
- масса углекислого газа (CO2) = 2,2 г
- масса воды (H2O) = 0,9 г
- плотность паров вещества по воздуху (d) = 2,414
Найти: молекулярную формулу вещества, структурную формулу и уравнение реакции с бромоводородом.
Решение:
1) Для начала рассчитаем количество вещества углекислого газа и воды, используя их массы и молекулярные массы.
- Молекулярная масса углекислого газа CO2 = 44 г/моль.
- Молекулярная масса воды H2O = 18 г/моль.
n(CO2) = масса CO2 / молекулярная масса CO2 = 2,2 г / 44 г/моль = 0,05 моль
n(H2O) = масса H2O / молекулярная масса H2O = 0,9 г / 18 г/моль = 0,05 моль
Это означает, что на сгорание 0,05 моль углерода (C) и 0,05 моль водорода (H) пришло 0,7 г исходного вещества.
2) Для того чтобы найти молекулярную формулу вещества, определим, сколько углерода и водорода содержится в 0,7 г вещества.
- Углерод в CO2: 1 моль CO2 содержит 1 моль углерода. Следовательно, количество углерода в 0,05 моль CO2 составляет 0,05 моль углерода.
- Вода (H2O) содержит водород. 1 моль воды содержит 2 моль водорода. Следовательно, количество водорода в 0,05 моль воды составляет 0,1 моль водорода.
Теперь определим, какая масса углерода и водорода содержится в 0,7 г вещества:
- Масса углерода: масса углерода = 0,05 моль × 12 г/моль = 0,6 г
- Масса водорода: масса водорода = 0,1 моль × 1 г/моль = 0,1 г
Итак, молекулярная формула вещества содержит 1 моль углерода (C) и 1 моль водорода (H), что соответствует циклическому углеводороду с общей формулой CxHy.
3) Рассчитаем молекулярную массу вещества, используя плотность паров.
Плотность паров вещества по воздуху (d) = 2,414. Это означает, что молекулярная масса вещества в 2,414 раза больше молекулярной массы воздуха. Молекулярная масса воздуха приблизительно 29 г/моль.
Молекулярная масса вещества = d × молекулярная масса воздуха = 2,414 × 29 г/моль = 70,1 г/моль
Теперь определим молекулярную формулу вещества. Мы знаем, что в веществе содержится 1 моль углерода и 1 моль водорода, а его молекулярная масса примерно 70,1 г/моль. Проверим возможную формулу: C6H10.
Молекулярная масса C6H10 = 6 × 12 г/моль + 10 × 1 г/моль = 72 г/моль.
Это близко к полученному значению, поэтому молекулярная формула вещества — C6H10.
4) Структурная формула вещества: так как это циклическое соединение с одним заместителем, вероятно, это циклогексан с одним метильным заместителем.
Структурная формула: CH3-C5H9 (метилциклогексан).
5) Уравнение реакции с бромоводородом:
CH3-C5H9 + HBr → CH3-C5H10Br
Ответ:
1) Молекулярная формула органического вещества: C6H10.
2) Структурная формула органического вещества: CH3-C5H9 (метилциклогексан).
3) Уравнение реакции с бромоводородом: CH3-C5H9 + HBr → CH3-C5H10Br.