Question

Углеводород, в молекуле которого отсутствуют третичные и четвертичные атомы углерода, содержит 85,7% углерода по массе. Относительная плотность паров этого вещества по метану равна 5,25. Известно, что данное вещество вступает с хлором только в реакцию замещения. Напишите уравнение реакции этого вещества с хлором.

Answer 1

Дано:

w(C) = 85,7%

D(в-ва) по метану = 5,25

Найти: формулу вещества

Решение:

Для начала найдём массовую долю водорода в углеводороде:

ᅠᅠ$\sf \omega(H) = 100 - \omega(C) = 100 - 85,7 = 14,3\%$

Пусть масса вещества будет 100 грамм, тогда найдём массы углерода и водорода в соединении:

ᅠᅠ$\sf m(C) = \omega(C) \cdot m(B-Ba) = \dfrac{85,7}{100} \cdot 100 = 85,7$ грамм

ᅠᅠ$\sf m(H) = \omega(H) \cdot m(B-Ba) = \dfrac{14,3}{100} \cdot 100 = 14,3$ грамм

Найдём количества вещества данных элементов:

ᅠᅠ$\sf n(C) = \dfrac{m(C)}{M(C)} = \dfrac{85,7}{12} = 7,1416$ моль

ᅠᅠ$\sf n(H) = \dfrac{m(H)}{M(H)} = \dfrac{14,3}{1} = 14,3$ моль

Найдём соотношение между данными количествами вещества:

ᅠᅠ$\sf n(C) : n(H) = 7,1416 : 14,3 = 1 : 2$

Исходя из этого соотношения, простейшая молекулярная формула вещества - CH₂. Такое соединение не удовлетворяет условию. Найдём молекулярную массу искомого соединения по относительной плотности:

ᅠᅠ$\sf M(B-Ba) = D_C_H_{_4}(B-Ba) \cdot M(CH_4) = 5,25 \cdot 16 = 84$ г/моль

Молекулярная масса CH₂ - 14 г/моль, искомого соединения - 84 г/моль. Разница между ними в 6 раз, следовательно домножим все атомы в полученном соединении на 6 и выведем истинную формулу вещества: C₆H₁₂.

Так как данное соединение не имеет третичных и четвертичных атомов углерода (не содержит заместителей) и не имеет кратных связей (невозможно присоединение), сделаем вывод о том, что это циклогексан (удовлетворяет формуле). Структурная формула и уравнение реакции в приложении снизу.

Answer 2

Исходя из предоставленной информации, у нас есть следующие данные:

1. Вещество содержит только первичные (примарные) атомы углерода.
2. Содержание углерода по массе составляет 85,7%.
3. Относительная плотность паров вещества по метану равна 5,25.
4. Вещество вступает только в реакцию замещения с хлором.

На основе этой информации можно предположить, что данное вещество - это хлорированный алкан (алкан с хлорами), и его молекулярная формула будет иметь вид CnH2n+2Cl2, где n - количество углеродных атомов.

Также можно вычислить относительную молекулярную массу вещества. Для этого сначала найдем молярную массу метана (CH4):

Молярная масса метана (CH4) = 12.01 (масса C) + 4.02 (масса H) = 16.03 г/моль

С учетом относительной плотности паров (5,25), можно сказать, что молярная масса вещества в 5,25 раз больше молярной массы метана:

Молярная масса вещества = 5,25 * 16.03 г/моль ≈ 84.075 г/моль

Теперь, учитывая, что вещество состоит только из углерода и водорода, и содержит 85,7% углерода по массе, мы можем предположить, что мольная доля углерода в молекуле составляет 85,7%:

Мольная масса углерода (12.01 г/моль) * мольная доля углерода = 0.857 * 12.01 г/моль ≈ 10.29 г/моль

Теперь можем найти мольную массу водорода:

Мольная масса водорода (1.01 г/моль) * мольная доля водорода = (1 - 0.857) * 1.01 г/моль ≈ 0.1453 г/моль

Теперь можем вычислить мольную массу хлора:

Мольная масса хлора = Мольная масса вещества - (Мольная масса углерода + Мольная масса водорода) Мольная масса хлора ≈ 84.075 г/моль - (10.29 г/моль + 0.1453 г/моль) ≈ 73.6397 г/моль

Теперь мы знаем мольную массу хлора, а также то, что вещество вступает в реакцию замещения с хлором. Уравнение реакции может выглядеть следующим образом:

CnH2n+2Cl2 + Cl2 -> CnH2n+2Cl4

Такое уравнение показывает, как хлор замещает водород в молекуле вещества, образуя хлорированный продукт.