При дегидроциклизации (ароматизации) 2,85 г алкана нормального строения выделилось 2,24 л водорода (н.у.). Какова структурная формула образовавшегося арена, если известно, что в составе его молекулы находятся два первичных атома углерода?

Химия 11 класс Дегидроциклизация и ароматизация углеводородов дегидроциклизация ароматизация алкан нормальное строение водород структурная формула арена первичные атомы углерода химия 11 класс химические реакции органическая химия молекулярная структура Новый

Чтобы решить задачу, начнем с анализа данных, которые у нас есть. Из условия мы знаем, что при дегидроциклизации нормального алкана выделилось 2,24 л водорода при нормальных условиях (н.у.). Это значит, что мы можем использовать закон Авогадро для определения количества вещества водорода.

Шаг 1: Найдем количество вещества водорода.

Используем формулу:

ν(H₂) = V(H₂) : Vm

Где V(H₂) = 2,24 л, а Vm (молярный объем газов при н.у.) составляет 22,4 л/моль. Подставим значения:

• ν(H₂) = 2,24 л : 22,4 л/моль = 0,100 моль.

Шаг 2: Найдем количество вещества исходного алкана.

При дегидроциклизации (ароматизации) выделяется 4 моля водорода на 1 моль алкана. Следовательно, количество вещества алкана будет равно:

• ν(алкан) = ν(H₂) : 4 = 0,100 моль : 4 = 0,025 моль.

Шаг 3: Рассчитаем молярную массу алкана.

Теперь мы можем найти молярную массу алкана, используя массу, которую мы знаем (2,85 г):

• Молярная масса = масса : количество вещества = 2,85 г : 0,025 моль = 114 г/моль.

Шаг 4: Определим, какой алкан соответствует найденной молярной массе.

Молярной массе 114 г/моль соответствует н-октан (C8H18), который является нормальным алканом с восьмью атомами углерода.

Шаг 5: Анализируем структуру образовавшегося арена.

Из условия задачи известно, что в молекуле арена находятся два первичных атома углерода. В н-октане 8 атомов углерода, и при дегидроциклизации образуется соединение с 6 атомами углерода, которые будут формировать бензольное кольцо. Это значит, что оставшиеся два атома углерода должны быть заместителями, и они должны быть первичными углеродами.

Таким образом, если 6 углеродов образуют бензольное кольцо, то два других углерода могут быть метильными группами (–CH3), которые присоединяются к кольцу. Это приводит нас к выводу, что образовавшийся арен - это орто-ксилол (C8H10), в котором два метильных заместителя прикреплены к бензольному кольцу.

Ответ: Структурная формула образовавшегося арена - орто-ксилол.