Question

Здравствуйте! Помогите, пожалуйста, с химией, никак не пойму При сжигании неизвестного углеводорода массой 4.3 грамм образовалось 6.3 грамм воды и углекислый газ. Определите молекулярную формулу углеводорода и его структуру, если известно, что его молекула содержит два третичных атома углерода

Answer 1

Ответ:

$C_6H_{14}$

Диизопропил

2,3-диметилбутан

Объяснение:

Сейчас начнем решать это, просто примите как аксиому, что числа x и y, что мы найдем МОЖНО пропорционально увеличивать, то есть умножить или разделить на какое-то число, к примеру, если $(x;y)=(2;4)$, то $(x;y)=(6;12)$ тоже будет верным, однако ответ все же конкретный, мы с вами воспользуемся этим в решении, перейдем к нему:

Нам не известен класс сгораемого вещества, запишем общую формулу горения углеводородов:

$1C_xH_y+(x+0.25y)O_2=(x)CO_2+(0.5y)H_2O$

Вы сами можете прекрасно вывести эту формулу

Пусть мы имеем y атомов водорода, тогда согласно формуле, в воде у нас будет 0.5y атомов кислорода, запишем молярную массу воды

$M_{H_2O}=y*A_RH+0.5y*A_RO\\M_{H_2O}=y*1+0.5*16y\\M_{H_2O}=9y\\ 9y=18\frac{g}{mol} \\y=2$

Из стехиометрического закона отношение коэффициентов перед веществами равно отношению количеств веществ, применим закон к CxHy и H2O

По тому же принципу, что и раньше молярная масса CxHy равняется $M_{C_xH_y}=12x+y$

Количество вещества равняется масса (даны по условию) делить на молярную массу (для воды знаем, для углеводорода нашли)

Запишем закон:

$\frac{1}{0.5y} =\frac{\frac{4.3g}{12x+y} }{\frac{6.3g}{18g/mol} }\\y=2$

Решив уравнение получим, что $x = \frac{6}{7}$

Напоминаю что числа x, y всего лишь коэффициенты, и их можно домножить

Домножим на знаменатель нецелой дроби, чтобы получить целые числа

$y=2*7=14\\x=\frac{6}{7} *7=6$

Теперь, получив целые числа мы можем сказать, что формула вещества $C_6H_{14}$, выполним проверку, подставив значения:

$C_6H_{14}+9.5O_2=6CO_2+7H_2O$

Если домножить на два, то получим классическое уравнение с целыми коэффициентами:

$2C_6H_{14}+19O_2=12CO_2+14H_2O$

По закону стехиометрии проверяется что при сгорании 4.3 грамм вещества ДЕЙСТВИТЕЛЬНО образуется 6.3 грамма воды

Найдем структурную формулу:

Два атома соединены с тремя атомами углерода, выполнить это можно единственной конфигурацией, разместив в цепочке из 4 атомов углерода два метила к 2 и 3 атомам углерода, и получив диизопропил  или 2,3-диметилбутан

Answer 2

Ответ:

Вещество состава C₆H₁₄ -  2,3-диметилбутан.

Объяснение:

Исходя из условия считаем, что углеводород состоит только из атомов углерода и водорода, в противном случае в условии задачи недостаточно данных.

Известно, что выделилось 6,3 г воды.

Молярная масса воды:

M(H₂O) = 2 + 16 = 18 г/моль.

Найдем количество вещества выделившейся воды:

$\displaystyle n(H_{2}O) = \frac{6,3}{18} =0,35\;(mol).$

Согласно формуле 1 моль воды содержит 2 моль атомов водорода.

Тогда 0,35 моль воды содержит 0,7 моль водорода, и столько же моль водорода содержит углеводород.

Масса атомов водорода m(H) = 0,7 моль · 1 г/моль = 0,7 грамм.

Тогда исходный углеводород содержит 0,7 г водорода и

4,3 г - 0,7 г = 3,6 г углерода.

Тогда отношение числа молей атомов углерода и водорода в исходном углеводороде:

$\displaystyle n(C)\; :n(H) = \frac{3,6}{12} \; :\frac{0,7}{1} = 0,3 \;:0,7=3\;:7=6\;:14$

При n(С) = 3 имеем структуру состава C₃H₇- это радикал, пропил, часть молекулы с одной свободной связью.

при n(С) = 6 состав вещества C₆H₁₄, что соответствует составу предельных углеводородов CₙH₂ₙ₊₂.

Исходное вещество является изомером гексана, так как по условию его молекула содержит два третичных атома углерода.

2,3-диметилбутан.

Answer 3

Давайте решим эту задачу. При сжигании углеводорода реакция выглядит следующим образом:

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

Из условия задачи известны массы углеводорода, воды и углекислого газа:

\[ \text{Масса углеводорода} = 4.3 \, \text{г} \] \[ \text{Масса воды} = 6.3 \, \text{г} \] \[ \text{Масса углекислого газа} = \text{Масса углеводорода} - \text{Масса воды} \]

Молярная масса \( CO_2 \) равна \( 44 \, \text{г/моль} \), а молярная масса \( H_2O \) равна \( 18 \, \text{г/моль} \). Молярная масса углеводорода \( C_xH_y \) будет равна сумме масс атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода:

\[ \text{Молярная масса углеводорода} = x \times \text{Масса атома углерода} + y \times \text{Масса атома водорода} \]

Масса атома углерода \( \approx 12 \, \text{г/моль} \), масса атома водорода \( \approx 1 \, \text{г/моль} \).

Рассчитаем количество молей \( CO_2 \) и \( H_2O \):

\[ \text{Моли } CO_2 = \frac{\text{Масса углекислого газа}}{\text{Молярная масса } CO_2} \] \[ \text{Моли } H_2O = \frac{\text{Масса воды}}{\text{Молярная масса } H_2O} \]

Теперь определим соотношение между атомами углерода и водорода в молекуле углеводорода. Из уравнения реакции видно, что \( x \) молей углерода соответствует \( y \) молям водорода. Таким образом, \( x:y = \frac{\text{Моли } CO_2}{x} : \frac{\text{Моли } H_2O}{y} \).

Теперь можно сформулировать и решить систему уравнений, чтобы найти значения \( x \) и \( y \). Найдя их, вы сможете определить молекулярную формулу углеводорода и его структуру, учитывая, что молекула содержит два третичных атома углерода.