При сгорании 2,3 г неизвестного углеводорода образовалось 3,92 л (н. у.) углекислого газа. Плотность паров данного углеводорода по воздуху равна 3,17. Известно, что данный углеводород не обесцвечивает бромную воду и широко используется как растворитель.

1. Как провести вычисления, чтобы установить состав углеводорода?
2. Как определить молекулярную формулу углеводорода?
3. Как записать структурную формулу углеводорода на основании данных задачи и обосновать свой выбор?
4. При каких условиях данный углеводород может взаимодействовать с бромом, и какое уравнение реакции при этом будет?

Химия 11 класс Углеводороды углеводород сгорание углеводорода молекулярная формула структурная формула взаимодействие с бромом уравнение реакции плотность паров углекислый газ химические вычисления растворитель Новый

Для решения задачи о неизвестном углеводороде, нам нужно выполнить несколько шагов, чтобы установить его состав и молекулярную формулу.

Шаг 1: Определение количества углекислого газа

• Мы знаем, что при сгорании углеводорода образуется углекислый газ (CO2). По условиям задачи, получено 3,92 л CO2 при нормальных условиях (н. у.), что соответствует 1 молю газа, так как 1 моль газа при н. у. занимает 22,4 л.
• Следовательно, количество молей углекислого газа: n(CO2) = 3,92 л / 22,4 л/моль ≈ 0,175 моль.

Шаг 2: Определение количества углерода в углеводороде

• Каждый моль углекислого газа содержит 1 моль углерода (C). Таким образом, количество углерода в углеводороде равно количеству молей CO2: n(C) = n(CO2) = 0,175 моль.

Шаг 3: Определение количества водорода в углеводороде

• Согласно общей формуле сгорания углеводородов, CxHy, у нас есть уравнение реакции: CxHy + (x + y/4) O2 → x CO2 + (y/2) H2O.
• Из уравнения видно, что количество водорода можно выразить через количество углерода. Для полного сгорания 0,175 моль углерода нужно 0,175 моль CO2, а для нахождения водорода мы можем предположить, что в углеводороде содержится 2 водорода на 1 углерод (как в алканах). Следовательно, мы можем присвоить: y = 2 * 0,175 = 0,35 моль.

Шаг 4: Определение молекулярной формулы

• Теперь у нас есть данные о количестве углерода и водорода в углеводороде: C: 0,175 моль, H: 0,35 моль.
• Мы можем записать эмпирическую формулу углеводорода, которая будет C1H2.
• Теперь определим молекулярную формулу. Плотность паров углеводорода по воздуху равна 3,17. Плотность паров определяет молекулярную массу углеводорода. Плотность по сравнению с воздухом: М(углеводорода) = 3,17 * 29 г/моль ≈ 92 г/моль.
• Эмпирическая формула C1H2 имеет массу 14 г/моль (12 + 2). Следовательно, чтобы найти молекулярную формулу, мы делим молекулярную массу на массу эмпирической формулы: 92 г/моль / 14 г/моль ≈ 6,57 (округляем до 7).
• Таким образом, молекулярная формула будет C7H14.

Шаг 5: Запись структурной формулы

• Учитывая, что углеводород не обесцвечивает бромную воду, можно предположить, что это непредельный углеводород, например, алкен или циклоалкан. Но так как он используется как растворитель и не обесцвечивает бром, это может быть циклоалкан.
• Структурная формула может выглядеть как циклогексан (C6H12) с дополнительной метильной группой (C7H14).

Шаг 6: Взаимодействие с бромом

• Данный углеводород может взаимодействовать с бромом в присутствии света или при нагревании, что приведет к замещающей реакции. Например, если это циклоалкан, то бром может заменить водород на бром в реакции: C7H14 + Br2 → C7H13Br + HBr.

Таким образом, мы пришли к выводу, что состав углеводорода C7H14, и его структурная формула может быть циклоалканом, например, метилциклопентан. Углеводород может взаимодействовать с бромом в условиях света или нагрева.