Question

Задача. Відносна молярна маса вуглеводню дорівнює 56. Масова частка Карбону в ньому становить 85,7%. Знайдіть формулу вуглеводню, наведіть формули його ізомерів

Answer 1

Ответ:

Для вирішення задачі, потрібно використати формулу для розрахунку молярної маси:

M = (m_1 + m_2 + ... + m_n) / n

де M - молярна маса, m - маса елементів, n - кількість елементів.

Нехай маса вуглецю у вуглеводні дорівнює m_1, а маса водню - m_2. Тоді, за умовою задачі:

m_1 / (m_1 + m_2) = 0.857

m_1 + m_2 = 56

З цих формул можна знайти масу вуглецю та водню:

m_1 = 48.04

m_2 = 7.96

Тепер можна обчислити кількість моль кожного елементу:

n_1 = m_1 / M(C) = 48.04 g / 12.01 g/mol ≈ 4.00 mol

n_2 = m_2 / M(H) = 7.96 g / 1.01 g/mol ≈ 7.88 mol

Для визначення формули вуглеводню потрібно встановити співвідношення між атомами вуглецю та водню у молекулі. З молекулярної маси можна знайти загальну кількість моль елементів у молекулі:

n_total = n_1 + n_2 = 11.88 mol

Потім, необхідно знайти найбільший спільний дільник між n_1 та n_total, щоб скоротити коефіцієнти та отримати формулу в найпростішому вигляді.

n_1 / n_total ≈ 0.336 ≈ 1/3

Отже, формула вуглеводню має вигляд: C4H8.

Вуглеводень має ізомери, які відрізняються у розташуванні атомів у молекулі. Наприклад, цей вуглеводень має три ізомери:

1-бутен (C4H8)

2-бутен (C4H8)

цис-2-бутен (C4H8)

Объяснение:

Answer 2

Відповідь:

Відносна молярна маса вуглеводню дорівнює 56, тому його молекулярна маса складає:

M = 56 г/моль

Масова частка карбону становить 85,7%, тому масова частка водню складає:

14.3% = 100% - 85.7%

Масові співвідношення елементів у вуглеводні можна виразити через їх масові частки, які визначені вище. Нехай маса карбону у вуглеводні становить C, а маса водню - H. Тоді:

C / (C + H) = 0.857 (масова частка карбону)

H / (C + H) = 0.143 (масова частка водню)

Розв'язавши цю систему, отримаємо:

C = 0.857(C + H)

H = 0.143(C + H)

Розкриваємо дужки та спрощуємо:

C = 0.857C + 0.857H

H = 0.143C + 0.143H

C - 0.857C = 0.857H

0.857C - H = 0

0.143C + 0.857H - H = 0

0.143C - 0.143H = 0

0.714C = 0.857H

C/H = 0.857/0.714

C/H = 1.2

Отже, вуглеводень складається з 1 атома вуглецю і 1,2 атомів водню. Можливі його ізомери:

Етен (C2H4)

Пропен (C3H6)

Бутен (C4H8)

і т.д.

Таким чином, можлива формула вуглеводню: C2H2.

Його ізомери:

Етен (C2H4)

Метил-ацетилен (C3H4)

Пропин (C3H4)

1,2-бутадієн (C4H6)

і т.д.

Пояснення:

Answer 3

Давайте позначимо масову частку вуглецю у вуглеводні як \(X\). У даному випадку \(X = 85,7%\). Масову частку водню можна знайти, віднявши \(X\) від 100%, оскільки весь вуглеводень складається з вуглецю і водню:

\[ \text{Масова частка водню} = 100\% - X \]

\[ \text{Масова частка водню} = 100\% - 85,7\% = 14,3\% \]

Тепер ми можемо перейти до розрахунку відносної молекулярної маси вуглеводню. Відомо, що відносна молярна маса дорівнює 56:

\[ \text{Відносна молярна маса вуглеводню} = \text{Масова частка вуглецю} \times \text{Атомна маса вуглецю} + \text{Масова частка водню} \times \text{Атомна маса водню} \]

Маса атома вуглецю (С) - близько 12 г/моль, маса атома водню (Н) - близько 1 г/моль. Підставимо ці значення та відому масову частку вуглецю та водню у вищезазначену формулу:

\[ 56 = 0,857 \times 12 + 0,143 \times 1 \]

Розрахунок:

\[ 56 = 10,284 + 0,143 \]

\[ 56 \approx 10,427 \]

Отже, формула вуглеводню може бути визначена з виразу:

\[ \text{Масова частка вуглецю} \times \text{Атомна маса вуглецю} + \text{Масова частка водню} \times \text{Атомна маса водню} = \text{Відносна молярна маса вуглеводню} \]

Після підставлення відомих значень мас та масових часток, можемо розписати формулу вуглеводню. Заокруглимо значення масової частки водню до двох знаків після коми:

\[ 0,857 \times 12 + 0,143 \times 1 = 10,284 + 0,143 = 10,427 \]

Отже, формула вуглеводню - \(C_{10.43}H_{1.43}\).

Тепер розглянемо ізомери вуглеводню. Ізомери - це речовини з однаковим хімічним складом (однакова молекулярна формула), але різною будовою молекул. У вуглеводнів може бути кілька ізомерів.

1. Нормальний ізомер (н-пентан): \(C_{10.43}H_{1.43}\) 2. Iзомер з розгалуженими ланцюгами (ізопентан): Наприклад, \(C_4H_{10}\) 3. Циклічний ізомер (циклопентан): Наприклад, \(C_5H_{10}\)

Таким чином, вуглеводень має формулу \(C_{10.43}H_{1.43}\), і може існувати кілька його ізомерів, таких як нормальний ізомер, ізомер з розгалуженими ланцюгами і циклічний ізомер.