2. Если 7 г циклического углеводорода сгорели, образуется 22 г углекислого газа и 9 г воды. Какая формула у этого вещества, если его пары при нормальных условиях имеют плотность 3,125? Какое вещество из другого класса является изомером этого вещества?
Единорог
Данная задача касается органической химии и требует решения в несколько шагов.
1. Найдем количество вещества, сгоревшего в результате реакции. Для этого воспользуемся уравнением сгорания углеводорода:
\[C_nH_m + (n + \frac{m}{4})O_2 \rightarrow nCO_2 + \frac{m}{2}H_2O\]
Из условия задачи известно, что при сгорании 7 г углеводорода образуется 22 г углекислого газа и 9 г воды. Так как молярная масса углекислого газа равна 44 г/моль, а воды - 18 г/моль, мы можем рассчитать количество молей углеводорода.
Количество молей углекислого газа:
\[n_{CO_2} = \frac{m_{CO_2}}{M_{CO_2}} = \frac{22\,г}{44\,г/моль} = 0,5\,моль\]
Количество молей воды:
\[n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{9\,г}{18\,г/моль} = 0,5\,моль\]
Количество молей углеводорода:
\[n_{C_nH_m} = \min(n_{CO_2}, \frac{m_{H_2O}}{2}) = \min(0,5\,моль, 0,5\,моль) = 0,5\,моль\]
2. Теперь мы можем найти формулу углеводорода. Для этого определим отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода в молекуле углеводорода.
Масса углерода:
\[m_C = n_{C_nH_m} \cdot M_C = 0,5\,моль \cdot 12\,г/моль = 6\,г\]
Масса водорода:
\[m_H = n_{C_nH_m} \cdot M_H = 0,5\,моль \cdot 1\,г/моль = 0,5\,г\]
Отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода:
\[\frac{m_C}{m_H} = \frac{6\,г}{0,5\,г} = 12\]
3. Теперь, когда мы знаем отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода, у нас есть достаточно информации для определения формулы углеводорода.
Отношение 12 означает, что в молекуле углеводорода содержится 12 атомов углерода и 1 атом водорода. Мы можем представить формулу этого углеводорода как \(C_{12}H\).
4. Вопрос говорит о том, что у вещества есть изомер из другого класса. Изомеры - это соединения, у которых одинаковый химический состав, но разная структура. В данном случае, углеводород \(C_{12}H\) имеет изомеры в классе алканов.
Алканы - ненасыщенные углеводороды, у которых все связи одинарные. Чтобы найти изомер из класса алканов, нужно найти соединение с таким количеством атомов углерода, чтобы все связи были одинарными.
Найдем соединение алкана с таким же количеством атомов углерода. Структурная формула для данного алкана будет \(C_{12}H_{26}\).
Таким образом, изомером углеводорода \(C_{12}H\) будет алкан \(C_{12}H_{26}\).
1. Найдем количество вещества, сгоревшего в результате реакции. Для этого воспользуемся уравнением сгорания углеводорода:
\[C_nH_m + (n + \frac{m}{4})O_2 \rightarrow nCO_2 + \frac{m}{2}H_2O\]
Из условия задачи известно, что при сгорании 7 г углеводорода образуется 22 г углекислого газа и 9 г воды. Так как молярная масса углекислого газа равна 44 г/моль, а воды - 18 г/моль, мы можем рассчитать количество молей углеводорода.
Количество молей углекислого газа:
\[n_{CO_2} = \frac{m_{CO_2}}{M_{CO_2}} = \frac{22\,г}{44\,г/моль} = 0,5\,моль\]
Количество молей воды:
\[n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{9\,г}{18\,г/моль} = 0,5\,моль\]
Количество молей углеводорода:
\[n_{C_nH_m} = \min(n_{CO_2}, \frac{m_{H_2O}}{2}) = \min(0,5\,моль, 0,5\,моль) = 0,5\,моль\]
2. Теперь мы можем найти формулу углеводорода. Для этого определим отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода в молекуле углеводорода.
Масса углерода:
\[m_C = n_{C_nH_m} \cdot M_C = 0,5\,моль \cdot 12\,г/моль = 6\,г\]
Масса водорода:
\[m_H = n_{C_nH_m} \cdot M_H = 0,5\,моль \cdot 1\,г/моль = 0,5\,г\]
Отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода:
\[\frac{m_C}{m_H} = \frac{6\,г}{0,5\,г} = 12\]
3. Теперь, когда мы знаем отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода, у нас есть достаточно информации для определения формулы углеводорода.
Отношение 12 означает, что в молекуле углеводорода содержится 12 атомов углерода и 1 атом водорода. Мы можем представить формулу этого углеводорода как \(C_{12}H\).
4. Вопрос говорит о том, что у вещества есть изомер из другого класса. Изомеры - это соединения, у которых одинаковый химический состав, но разная структура. В данном случае, углеводород \(C_{12}H\) имеет изомеры в классе алканов.
Алканы - ненасыщенные углеводороды, у которых все связи одинарные. Чтобы найти изомер из класса алканов, нужно найти соединение с таким количеством атомов углерода, чтобы все связи были одинарными.
Найдем соединение алкана с таким же количеством атомов углерода. Структурная формула для данного алкана будет \(C_{12}H_{26}\).
Таким образом, изомером углеводорода \(C_{12}H\) будет алкан \(C_{12}H_{26}\).
Знаешь ответ?