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_xH_y ). При сгорании углеводорода:

[ C_xH_y + \left(x + \frac{y}{4}\right)O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O ]

1. Расчет количества углекислого газа и воды: Объем углекислого газа ( V(CO_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(CO_2) ):

[ n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{22,4} = \frac{16,128}{22,4} = 0,72 \text{ моль} ]

Масса воды ( m(H_2O) ) = 15,12 г. Молекулярная масса воды ( M(H_2O) ) = 18 г/моль. Тогда количество молей воды ( n(H_2O) ):

[ n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{15,12}{18} = 0,84 \text{ моль} ]

1. Определение коэффициентов ( x ) и ( y ): Из уравнения реакции: ( x ) моль ( CO_2 ) и ( \frac{y}{2} ) моль ( H_2O ).

Сравним молярные количества продуктов: [ x = n(CO_2) = 0,72 \text{ моль} ] [ \frac{y}{2} = n(H_2O) = 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