Какова молекулярная формула и структура соединения, содержащего 85,71% углерода по массе, а также водород, если

Чтобы определить молекулярную формулу и структуру данного соединения, мы можем использовать предоставленные данные о процентном содержании углерода по массе, плотности пара и наличии четвертичного атома углерода в его структуре.

Давайте начнем с определения количества углерода в данном соединении. Предоставленная информация указывает, что 85,71% массы составляет углерод. Значит, оставшиеся 14,29% массы соединения составлены другими элементами, главным образом, водородом.

Для удобства рассмотрим 100 граммов данного соединения. Тогда 85,71 грамма будет составлять углерод, а 14,29 грамма - другие элементы, в основном, водород.

Далее, используя информацию о плотности пара, которая составляет 3,125 г/л при нормальных условиях, мы можем определить молярную массу данного соединения.

Сначала определим объем 14,29 граммов других элементов. Используя плотность пара, мы можем выразить его в литрах:

\[\text{Объем} = \frac{\text{Масса}}{\text{Плотность}} = \frac{14,29 \, \text{г}}{3,125 \, \text{г/л}}\]

Рассчитаем полученное значение:

\[\text{Объем} \approx 4,5728 \, \text{л}\]

Затем, мы должны найти массу водорода в данном соединении. Для этого вычтем массу углерода из общей массы соединения:

\[\text{Масса водорода} = 100 \, \text{г} - 85,71 \, \text{г} = 14,29 \, \text{г}\]

Далее, используя молярные массы углерода и водорода, которые равны соответственно 12 г/моль и 1 г/моль, мы можем определить количество молей углерода и водорода в данном соединении.

Для углерода:

\[\text{Количество молей углерода} = \frac{\text{Масса углерода}}{\text{Молярная масса углерода}} = \frac{85,71 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}}\]

Рассчитаем полученное значение:

\[\text{Количество молей углерода} \approx 7,1427 \, \text{моль}\]

Для водорода:

\[\text{Количество молей водорода} = \frac{\text{Масса водорода}}{\text{Молярная масса водорода}} = \frac{14,29 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}}\]

Рассчитаем полученное значение:

\[\text{Количество молей водорода} \approx 14,29 \, \text{моль}\]

Теперь, имея количество молей каждого элемента, мы можем определить их отношение для построения молекулярной формулы. В этом случае, отношение молей углерода к молям водорода будет:

\[\text{Отношение} = \frac{\text{Количество молей углерода}}{\text{Количество молей водорода}} = \frac{7,1427 \, \text{моль}}{14,29 \, \text{моль}}\]

Рассчитаем полученное значение:

\[\text{Отношение} \approx 0,5\]

Таким образом, молекулярная формула данного соединения будет содержать два атома водорода на каждый атом углерода. Теперь рассмотрим информацию о четвертичном атоме углерода в структуре этого соединения.

Четвертичный атом углерода указывает на наличие четырех замещающих групп, связанных с данным атомом углерода. Он может быть представлен в виде \(C^*\), где звездочка указывает на наличие заместителей. Таким образом, структура данного соединения будет иметь вид:

\(\text{Структура} = C^*(H_2)_2\)

где \(H_2\) обозначает два атома водорода, связанные с четвертичным атомом углерода.

Итак, молекулярная формула и структура данного соединения: \(C^*(H_2)_2\).