Вопрос школьника
Углеводород содержит в массовых долях 0,8889, или 88,89%, углерода. Его плотность по воздуху равна 1,862. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода, напишите формулы и названия возможных его изомеров
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать формулу плотности газа по отношению к воздуху:
d = m/V_air,
где d — плотность газа по отношению к воздуху, m — масса газа, V_air — объем газа по отношению к воздуху.
Также известно, что углеводород содержит 88,89% углерода. Это означает, что массовая доля водорода равна:
100% — 88,89% = 11,11%.
Для нахождения молекулярной формулы углеводорода необходимо использовать молярную массу. Пусть молярная масса углеводорода равна M. Тогда масса одного моля углеводорода равна M, а масса одного моля углерода равна 12 г/моль. Таким образом, массовая доля углерода в углеводороде равна:
(12 г/моль) / M.
Из условия задачи известно, что массовая доля углерода равна 88,89%. Подставляя значения, получаем уравнение:
(12 г/моль) / M = 0,8889.
Отсюда находим молярную массу углеводорода:
M = (12 г/моль) / 0,8889 = 13,5 г/моль.
Теперь можно определить молекулярную формулу углеводорода. Пусть углеводород имеет формулу CxHy. Тогда массовая доля углерода в нем равна:
12x / (12x + 1y).
Массовая доля водорода равна:
y / (12x + 1y).
Из условия задачи известно, что массовая доля углерода равна 88,89%, а массовая доля водорода равна 11,11%. Подставляя значения, получаем систему уравнений:
12x / (12x + 1y) = 0,8889,
y / (12x + 1y) = 0,1111.
Решая эту систему, получаем:
x = 7,
y = 16.
Таким образом, молекулярная формула углеводорода — C7H16.
Возможными изомерами этого углеводорода являются:
1. Гептан (н-гептан) — C7H16.
2. 2-метилгексан — C7H16.
3. 3-метилгексан — C7H16.
4. 2,2-диметилпентан — C7H16.
5. 2,3-диметилпентан — C7H16.
6. 2,4-диметилпентан — C7H16.
7. 3,3-диметилпентан — C7H16.
8. 3-этилпентан — C7H16.
9. 2,2,3-триметилбутан — C7H16.
10. 2,2,4-триметилбутан — C7H16.
11. 2,3,3-триметилбутан — C7H16.
12. 2,3-диметилбутан — C7H16.
13. 2-метилпентан — C7H16.
14. 3-метилпентан — C7H16.
15. 4-метилпентан — C7H16.
16. 2,2-диметилбутан — C7H16.
17. 2,3-диметилбутан — C7H16.
18. 2,4-диметилбутан — C7H16.
19. 3,3-диметилбутан — C7H16.
20. 2,2,3-триметилпропан — C7H16.
21. 2,2,4-триметилпропан — C7H16.
22. 2,3,3-триметилпропан — C7H16.
23. 2,3-диметилпропан — C7H16.
24. 2-метилбутан — C7H16.
25. 3-метилбутан — C7H16.
26. 2,2-диметилпропан — C7H16.
27. 2,3-диметилпропан — C7H16.
28. 1-метилциклогексан — C7H16.
29. 3-метилциклогексан — C7H16.
30. 4-метилциклогексан — C7H16.
