При сжигание органического вещества А образовалось 4,48 л углекислого газа 0,9 г воды и 16,2 г бромоводорода...

Для определения формулы органического вещества ( A ) рассмотрим продукты его сгорания:

1. Образовалось 4,48 л углекислого газа (( CO_2 )), 0,9 г воды (( H_2O )) и 16,2 г бромоводорода (( HBr )).
2. Используем данные, чтобы определить состав углеводорода — число атомов углерода (( C )), водорода (( H )) и брома (( Br )).

Шаг 1: Определение числа атомов углерода (( C ))

Объем углекислого газа: ( 4,48 \, \text{л} ). Для перевода в молекулы используем уравнение состояния идеального газа. При нормальных условиях ( 1 \, \text{моль} \, CO_2 ) занимает ( 22,4 \, \text{л} ).

[ n_{CO_2} = \frac{4,48}{22,4} = 0,2 \, \text{моль}. ]

Каждая молекула ( CO_2 ) содержит 1 атом углерода. Следовательно, число молей углерода равно числу молей углекислого газа:

[ nC = n{CO_2} = 0,2 \, \text{моль}. ]

Масса углерода (( C )) вычисляется по формуле:

[ m_C = n_C \cdot M_C = 0,2 \cdot 12 = 2,4 \, \text{г}. ]

Шаг 2: Определение числа атомов водорода (( H ))

Масса воды: ( 0,9 \, \text{г} ). Молярная масса воды (( H_2O )) равна ( 18 \, \text{г/моль} ). Число молей воды:

[ n_{H_2O} = \frac{0,9}{18} = 0,05 \, \text{моль}. ]

Каждая молекула воды содержит 2 атома водорода, поэтому число молей водорода:

[ nH = 2 \cdot n{H_2O} = 2 \cdot 0,05 = 0,1 \, \text{моль}. ]

Масса водорода (( H )):

[ m_H = n_H \cdot M_H = 0,1 \cdot 1 = 0,1 \, \text{г}. ]

Шаг 3: Определение числа атомов брома (( Br ))

Масса бромоводорода (( HBr )): ( 16,2 \, \text{г} ). Молярная масса бромоводорода равна ( 80 + 1 = 81 \, \text{г/моль} ). Число молей бромоводорода:

[ n_{HBr} = \frac{16,2}{81} = 0,2 \, \text{моль}. ]

Каждая молекула ( HBr ) содержит 1 атом брома, поэтому число молей брома:

[ n{Br} = n{HBr} = 0,2 \, \text{моль}. ]

Масса брома (( Br )):

[ m{Br} = n{Br} \cdot M_{Br} = 0,2 \cdot 80 = 16,0 \, \text{г}. ]

Шаг 4: Проверка массы

Суммарная масса исходного вещества ( A ) равна сумме масс углерода, водорода и брома:

[ m_A = m_C + mH + m{Br} = 2,4 + 0,1 + 16,0 = 18,5 \, \text{г}. ]

Масса соответствует условиям задачи.

Шаг 5: Определение молекулярной формулы

Число молей каждого элемента (( C ), ( H ), ( Br )):

[ \text{C: } n_C = 0,2 \, \text{моль}, \quad \text{H: } nH = 0,1 \, \text{моль}, \quad \text{Br: } n{Br} = 0,2 \, \text{моль}. ]

Отношение молей:

[ \frac{n_C}{0,1} : \frac{nH}{0,1} : \frac{n{Br}}{0,1} = 2 : 1 : 2. ]

Эмпирическая формула: ( C_2HBr_2 ).

Шаг 6: Структурная формула

( C_2HBr_2 ) — это дибромэтан (( CHBr_2CH_3 )). Его структурная формула:

[ \text{H} - \text{C}(\text{Br}) - \text{C}(\text{H}_3). ]

Это соответствует составу вещества и данным задачи.

Для определения формулы органического вещества (углеводорода) A, которое сгорело, начнем с анализа продуктов сгорания: углекислый газ (CO₂), вода (H₂O) и бромоводород (HBr).

Шаг 1: Определение молей углекислого газа и воды

Сначала найдем количество молей углекислого газа и воды, используя их объем и массу.

Углекислый газ (CO₂):

1. Объем CO₂ = 4,48 л.
2. При нормальных условиях (0°С, 1 атм) 1 моль газа занимает 22,4 л.
3. Количество молей CO₂: [ n_{CO₂} = \frac{4,48 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,2 \, \text{моль} ]

Вода (H₂O):

1. Масса H₂O = 0,9 г.
2. Молярная масса H₂O ≈ 18 г/моль.
3. Количество молей H₂O: [ n_{H₂O} = \frac{0,9 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} = 0,05 \, \text{моль} ]

Шаг 2: Определение количества брома

Бромоводород (HBr):

1. Масса HBr = 16,2 г.
2. Молярная масса HBr ≈ 80 г/моль.
3. Количество молей HBr: [ n_{HBr} = \frac{16,2 \, \text{г}}{80 \, \text{г/моль}} = 0,2025 \, \text{моль} ]

Шаг 3: Определение количества атомов углерода, водорода и брома

Из уравнения реакции сгорания углеводорода ( C_xH_y ):

1. Каждый моль углекислого газа (CO₂) соответствует 1 атому углерода (C): [ x = n_{CO₂} = 0,2 \, \text{моль} \quad \Rightarrow \quad \text{углерод: } 0,2 ]

2. Каждый моль воды (H₂O) соответствует 2 атомам водорода (H): [ y{H2O} = 2 \times n{H₂O} = 2 \times 0,05 = 0,1 \quad \Rightarrow \quad \text{водород: } 0,1 ]

3. Каждые 2 моля HBr добавляют 1 моль брома (Br): [ n{Br} = \frac{n{HBr}}{2} = \frac{0,2025}{2} = 0,10125 \approx 0,1 \quad \Rightarrow \quad \text{бром: } 0,1 ]

Шаг 4: Определение эмпирической формулы

Теперь мы можем определить соотношение атомов в углеводороде:

• Углерод (C): 0,2 моль
• Водород (H): 0,1 моль
• Бром (Br): 0,1 моль

Для упрощения делим все количества на наименьшее значение (0,1):

• C: ( \frac{0,2}{0,1} = 2 )
• H: ( \frac{0,1}{0,1} = 1 )
• Br: ( \frac{0,1}{0,1} = 1 )

Таким образом, эмпирическая формула углеводорода A: [ C_2H_1Br_1 \quad \text{или} \quad C_2HBr ]

Шаг 5: Структурная формула

Углеводород с эмпирической формулой ( C_2HBr ) может иметь следующие структурные формулы:

1. Бромэтан (C₂H₅Br) - бром замещает один из водородов в этане: [ \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{Br} ]

2. Аллен с бромом - менее распространенная структура, но возможна: [ \text{C} \equiv \text{C}-\text{Br} ]

Таким образом, исходя из данных, мы определили, что углеводород имеет эмпирическую формулу ( C_2HBr ).

Для определения формулы углеводорода из заданных данных сначала найдем количество углерода, водорода и брома в продукте сгорания.

1. Углекислый газ (CO2): Объем углекислого газа: 4,48 л. При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Количество моль CO2 = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль. Поскольку в 1 моле CO2 содержится 1 моль углерода, то количество углерода = 0,2 моль.

2. Вода (H2O): Масса воды: 0,9 г. Молярная масса H2O = 18 г/моль. Количество моль H2O = 0,9 г / 18 г/моль = 0,05 моль. Поскольку в 1 моле H2O содержится 2 моль водорода, то количество водорода = 0,05 моль × 2 = 0,1 моль.

3. Бромоводород (HBr): Масса бромоводорода: 16,2 г. Молярная масса HBr = 81 г/моль (H = 1, Br = 80). Количество моль HBr = 16,2 г / 81 г/моль = 0,2 моль. Поскольку в 1 моле HBr содержится 1 моль водорода и 1 моль брома, то количество брома = 0,2 моль.

Теперь мы можем подвести итоги:

• Углерод (C): 0,2 моль
• Водород (H): 0,1 моль (из воды) + 0,2 моль (из бромоводорода) = 0,3 моль
• Бром (Br): 0,2 моль

Составляем формулу углеводорода. Если углеводород имеет состав CxHyBrz, то:

• x = 0,2
• y = 0,3
• z = 0,2

Нормализуем соотношения:

• x:y:z = 1:1.5:1 = 2:3:2

Таким образом, формула углеводорода будет C2H3Br.

Структурная формула:

Структурная формула бромированного углеводорода может выглядеть следующим образом:

   H   Br
    \ /
  H-C=C-H
    / \
   H   H

Это может быть, например, 3-бром-пропен.