Вопрос школьника
Неизвестный алкен массой 5,04 г полностью обесцвечивает 100 г 9,6%-го раствора брома в тетрахлорметане. Найдите молекулярную формулу алкена.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Генри, который гласит, что количество газа, растворенного в жидкости, пропорционально давлению газа над жидкостью. Также необходимо знать, что бром образует с алкенами аддукты, которые имеют белый цвет.
Из условия задачи известно, что неизвестный алкен полностью обесцвечивает 100 г 9,6%-го раствора брома в тетрахлорметане. Это означает, что все бром в растворе было потреблено реакцией с алкеном. Таким образом, можно записать уравнение реакции:
Br2 + CxHy → CxHyBr2
где СxHy — молекулярная формула алкена.
Для расчета молекулярной формулы алкена необходимо найти количество молей брома в растворе. Для этого воспользуемся формулой:
n = m/M
где n — количество молей, m — масса вещества, M — молярная масса.
Молярная масса брома (Br2) равна 159,8 г/моль. Таким образом, количество молей брома в 100 г 9,6%-го раствора можно найти следующим образом:
n(Br2) = m(Br2)/M(Br2) = 100 г * 0,096 / 159,8 г/моль = 0,059 моль
Так как алкен полностью обесцвечивает раствор, то количество молей брома, потребленного в реакции, равно количеству молей алкена:
n(Br2) = n(CxHyBr2)
Таким образом, можно записать уравнение:
0,059 моль = m(CxHy) / M(CxHy)
где m(CxHy) — масса алкена, M(CxHy) — молярная масса алкена.
Молярная масса алкена может быть найдена следующим образом. Предположим, что молекула алкена содержит n атомов углерода и m атомов водорода. Тогда молярная масса алкена будет равна:
M(CxHy) = n * M(C) + m * M(H)
где M(C) и M(H) — молярные массы углерода и водорода соответственно.
Для нахождения n и m можно воспользоваться массовым соотношением между алкеном и бромом в уравнении реакции:
m(CxHy) / M(CxHy) = 2 * m(Br2) / M(Br2)
где 2 — коэффициент перед молекулой брома в уравнении реакции.
Подставляя все известные значения, получаем:
m(CxHy) = n * M(C) + m * M(H) = 0,059 моль * (2 * M(Br2) / M(CxHy)) * M(CxHy) / 2 = 5,04 г
Таким образом, молекулярная формула алкена будет:
CxHy = 5,04 г / (12 г/моль * n + 1 г/моль * m)
где n и m — целые числа, удовлетворяющие условию, что молекула алкена содержит целое число атомов углерода и водорода.
Для нахождения n и m можно воспользоваться таблицей молярных масс и предположить, что молекула алкена содержит, например, 4 атома углерода и 8 атомов водорода. Тогда молярная масса алкена будет равна:
M(C4H8) = 4 * M(C) + 8 * M(H) = 4 * 12 г/моль + 8 * 1 г/моль = 56 г/моль
Подставляя значения в формулу для молекулярной формулы, получаем:
CxHy = 5,04 г / (12 г/моль * 4 + 1 г/моль * 8) = C4H8
Таким образом, молекулярная формула неизвестного алкена — C4H8.
