Вопрос школьника
Установите молекулярную формулу алкена, если известно, что 0,5 г его способны присоединить 200 мл (н.у.) водорода
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закономерности химических реакций и знания о молекулярных формулах органических соединений.
Алкены — это органические соединения, содержащие двойную связь между углеродными атомами. При реакции алкена с водородом происходит присоединение водорода к двойной связи, образуя одинарную связь между углеродом и водородом. Такая реакция называется гидрированием.
Молекулярная формула алкена может быть определена по количеству присоединенного водорода. Для этого необходимо знать, что каждый углерод в алкене имеет по два свободных электронных места, которые могут быть заняты водородом при гидрировании. Таким образом, количество присоединенного водорода равно количеству двойных связей в молекуле алкена.
В данной задаче известно, что 0,5 г алкена способны присоединить 200 мл (н.у.) водорода. Н.у. — это нормальные условия, при которых температура равна 0 градусов Цельсия, а давление — 1 атмосфера. При н.у. объем 1 моль идеального газа равен 22,4 литрам.
Для решения задачи необходимо определить количество молей водорода, которое присоединилось к 0,5 г алкена. Для этого необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При н.у. уравнение принимает вид:
V = nRT/P = n * 22,4 л/моль
Таким образом, объем 200 мл (н.у.) водорода равен:
V = 200 мл * 1 л/1000 мл * 22,4 л/моль = 0,0448 л
Для расчета количества молей водорода необходимо использовать уравнение нормальности:
n = m/M
где m — масса вещества, M — его молярная масса.
Молярная масса водорода равна 1 г/моль, поэтому количество молей водорода равно:
n = 0,0448 л * 1 моль/22,4 л = 0,002 моль
Так как каждая двойная связь в алкене может присоединить два атома водорода, то количество двойных связей в молекуле алкена равно половине количества молей водорода:
количество двойных связей = n/2 = 0,001 моль
Молекулярная формула алкена может быть определена по количеству углеродных атомов и количеству двойных связей. Для этого необходимо знать, что каждый углерод в молекуле алкена имеет по два свободных электронных места, которые могут быть заняты водородом при гидрировании.
Пусть молекула алкена содержит n углеродных атомов. Тогда количество свободных электронных мест равно 2n. Количество занятых электронных мест равно 2n — 2, так как каждая двойная связь занимает два электронных места.
Таким образом, количество углеродных атомов в молекуле алкена равно:
n = (количество занятых электронных мест + 2)/2 = (2n — 2 + 2)/2 = n — 1
Отсюда следует, что количество углеродных атомов в молекуле алкена равно 2.
Таким образом, молекулярная формула алкена, который способен присоединить 0,5 г вещества к 200 мл (н.у.) водорода, равна C2H4.
