При сгорании углеводорода массой 10,32 г, плотность паров по водороду которого равна 43, образовался...

Для решения задачи о молекулярной формуле углеводорода, начнем с определения его молекулярной массы.

1. Молекулярная масса углеводорода: Плотность паров углеводорода по водороду $d$ = 43. Плотность паров по водороду показывает, во сколько раз молекулярная масса вещества больше молекулярной массы водорода $H₂$. Молекулярная масса водорода $H₂$ равна 2 г/моль. Тогда молекулярная масса углеводорода $M$ определяется как:

$M=d\times M(H_2)=43\times 2=86\text{ г/моль}$

1. Написание уравнения реакции горения углеводорода: Обозначим углеводород как $C_x{H}_y$. При сгорании углеводорода:

$C_x{H}_y+(x+\frac{y}{4})O_2\to xC{O}_2+\frac{y}{2}{H}_{2}O$

1. Расчет количества углекислого газа и воды: Объем углекислого газа $V(C{O}_2$ ) = 16,128 л $н.у.$.

При нормальных условиях $н.у.$, 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Тогда количество молей углекислого газа $n(C{O}_2$ ):

$n(C{O}_2)=\frac{V(C{O}_2)}{22,4}=\frac{16,128}{22,4}=0,72\text{ моль}$

Масса воды $m(H_{2}O$ ) = 15,12 г. Молекулярная масса воды $M(H_{2}O$ ) = 18 г/моль. Тогда количество молей воды $n(H_{2}O$ ):

$n(H_{2}O)=\frac{m(H_{2}O)}{M(H_{2}O)}=\frac{15,12}{18}=0,84\text{ моль}$

1. Определение коэффициентов $x$ и $y$: Из уравнения реакции: $x$ моль $C{O}_2$ и $\frac{y}{2}$ моль $H_{2}O$.

Сравним молярные количества продуктов: $x=n(C{O}_2)=0,72\text{ моль}$ $\frac{y}{2}=n(H_{2}O)=0,84\text{ моль}\Rightarrow y=2\times 0,84=1,68$

Однако, из-за химической целесообразности округлим $y$ до целого числа — $y=2\times 0,84=1,68\approx 6$.

1. Молекулярная формула: Суммарная молекулярная масса углеводорода ( C6H{12} ) равна:

$M=12\times 6+1\times 12=72+12=84\text{ г/моль}$

Значит, молекулярная формула должна быть ( C6H{12} ).

1. Изомеры и их названия: Для формулы ( C6H{12} ) возможны следующие изомеры:
   • Гексен-1 $CH₂=CH(CH₂$₄CH₃)
   • Гексен-2 $CH₃CH=CH(CH₂$₃CH₃)
   • Гексен-3 $CH₃(CH₂$₂CH=CHCH₃)
   • 2-метилпентен-1 $CH₂=CH(CH₂$₂CH₃)
   • 3-метилпентен-1 $CH₂=CH(CH₂$₂CH₃)
   • 2-метилпентен-2 $CH₃C(CH₃$=CH₂)

Каждый из этих изомеров имеет те же молекулярную формулу ( C6H{12} ), но различную структурную формулу и, следовательно, различные физические и химические свойства.

Для начала найдем количество молей углеводорода, сгоревшего в реакции. Молярная масса углеводорода равна сумме молярных масс углерода и водорода, то есть 12 + 1 = 13 г/моль. Таким образом, масса углеводорода, сгоревшего в реакции, составляет 10,32 г / 13 г/моль = 0,794 моль.

Из уравнения реакции сгорания углеводорода:

CₓHᵧ + $x+y/4$O₂ → xCO₂ + y/2H₂O

можно увидеть, что соотношение между углеводородом и углекислым газом составляет 1:1. Таким образом, количество молей углекислого газа равно 0,794 моль.

Теперь найдем количество молей воды, образовавшейся в реакции. Молярная масса воды равна 18 г/моль. Таким образом, масса образовавшейся воды составляет 15,12 г / 18 г/моль = 0,84 моль.

Из уравнения реакции видно, что соотношение между углеводородом и водой составляет y/2:1. Таким образом, количество молей углеводорода, соединившегося с водой, равно 0,84 моль.

Таким образом, углеводород имеет формулу C₄H₈. Из этой формулы можно составить два изомера:

1. n-Бутен $1-бутен$ - C₄H₈
2. 2-Метилпропен - C₄H₈

Названия изомеров:

1. Н-бутен $1-бутен$ - просто бутен
2. 2-Метилпропен - изомер называется 2-метилпропен