номер 3, страница 75 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3.Углеводород содержит $83,72 \%$ углерода и $16,28 \%$ водорода по массе. Установите его простейшую и истинную формулы. Напишите структурные формулы всех веществ, удовлетворяющих условию задачи.

Дано:
$\omega(\text{C}) = 83{,}72\,\%$
$\omega(\text{H}) = 16{,}28\,\%$

Найти:
Простейшую формулу;
Истинную формулу;
Структурные формулы изомеров.

Решение:

1.Определение простейшей формулы углеводорода:
Пусть масса исследуемого углеводорода $\text{C}_x\text{H}_y$ составляет $100\text{ г}$. Тогда массы элементов в образце равны:
$m(\text{C}) = 100 \cdot 0{,}8372 = 83{,}72\text{ г}$
$m(\text{H}) = 100 \cdot 0{,}1628 = 16{,}28\text{ г}$

Вычислим количества веществ углерода и водорода:
$n(\text{C}) = \frac{m(\text{C})}{M(\text{C})} = \frac{83{,}72\text{ г}}{12\text{ г/моль}} \approx 6{,}977\text{ моль}$
$n(\text{H}) = \frac{m(\text{H})}{M(\text{H})} = \frac{16{,}28\text{ г}}{1\text{ г/моль}} = 16{,}28\text{ моль}$

Найдем соотношение атомов в молекуле:
$$x : y = n(\text{C}) : n(\text{H}) = 6{,}977 : 16{,}28 = 1 : 2{,}333 = 1 : \frac{7}{3} = 3 : 7$$

Таким образом, простейшая формула вещества — $\text{C}_3\text{H}_7$.

2.Установление истинной формулы:
Молекулярная формула имеет вид $(\text{C}_3\text{H}_7)_n$. Так как число атомов водорода в стабильном углеводороде обязано быть четным (четность валентностей элементов), простейший радикал $\text{C}_3\text{H}_7$ существовать как устойчивое нейтральное соединение не может. Принимаем минимально возможное целое значение $n = 2$:
$(\text{C}_3\text{H}_7)_2 = \text{C}_6\text{H}_{14}$

Формула $\text{C}_6\text{H}_{14}$ полностью соответствует общей формуле предельных углеводородов (алканов) $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ при $n = 6$.
Следовательно, истинная формула — $\text{C}_6\text{H}_{14}$ (гексан).

3.Структурные формулы всех веществ с составом $\text{C}_6\text{H}_{14}$:
Углеводороду с формулой $\text{C}_6\text{H}_{14}$ соответствует 5 структурных изомеров цепи:

• н-Гексан:
  $\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3$
• 2-Метилпентан:
  $\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3$
• 3-Метилпентан:
  $\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3$
• 2,2-Диметилбутан:
  $\text{CH}_3-\text{C}(\text{CH}_3)_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3$
• 2,3-Диметилбутан:
  $\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_3$

Ответ:
Простейшая формула: $\text{C}_3\text{H}_7$;
Истинная формула: $\text{C}_6\text{H}_{14}$.