Вопрос школьника
При взаимодействии 1,74 г алкана с бромом образовалось 4,11 г монобромпроизводного. Определите молекулярную формулу алкана.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения массы, согласно которому масса реагентов, участвующих в реакции, равна массе продуктов.
Масса брома, необходимого для образования 4,11 г монобромпроизводного, можно определить по молярной массе брома (79,9 г/моль) и молярному соотношению между алканом и бромом в реакции замещения:
CnH2n+2 + Br2 → CnH2n+1Br + HBr
1 моль алкана реагирует с 1 моль брома, поэтому количество молей брома, необходимое для образования монобромпроизводного, равно:
n(Br2) = m(CnH2n+1Br) / M(CnH2n+1Br) = 4,11 г / 157,9 г/моль = 0,026 моль
Так как масса алкана равна 1,74 г, то количество молей алкана можно определить по его молярной массе (например, для гексана – 86,2 г/моль):
n(CnH2n+2) = m(CnH2n+2) / M(CnH2n+2) = 1,74 г / 86,2 г/моль = 0,020 моль
Согласно уравнению реакции, каждый моль алкана реагирует с одним моль брома, поэтому количество молей брома, необходимое для реакции с 0,020 молью алкана, равно:
n(Br2) = 0,020 моль
Таким образом, масса брома, необходимого для реакции с 1,74 г алкана, равна:
m(Br2) = n(Br2) × M(Br2) = 0,020 моль × 159,8 г/моль = 3,20 г
Однако, по условию задачи, образовалось только 4,11 г монобромпроизводного, что означает, что не весь бром был использован в реакции. Масса неиспользованного брома равна:
m(Br2) — m(CnH2n+1Br) = 3,20 г — 4,11 г = -0,91 г
Отрицательное значение массы неиспользованного брома говорит о том, что в условии задачи допущена ошибка. Возможно, была указана неверная масса монобромпроизводного или алкана. Поэтому невозможно определить молекулярную формулу алкана на основе данного условия задачи.
