номер 4, страница 75 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

4.Молярная масса вещества $А$ равна $72 \text{ г/моль}$. При сгорании $1,44 \text{ г}$ этого вещества в избытке кислорода получили углекислый газ массой $4,4 \text{ г}$ и воду массой $2,16 \text{ г}$. Установите молекулярную формулу вещества $А$ и приведите структурные формулы всех веществ, имеющих такую молекулярную формулу.

4.Дано:
$M(\text{A}) = 72\text{ г/моль}$
$m(\text{A}) = 1{,}44\text{ г}$
$m(\text{CO}_2) = 4{,}4\text{ г}$
$m(\text{H}_2\text{O}) = 2{,}16\text{ г}$
Найти: молекулярную формулу вещества $\text{A}$, структурные формулы изомеров.

Решение:

1. Найдём количество вещества и массу углерода, содержавшегося в исходном веществе:

$$n(\text{CO}_2) = \frac{m(\text{CO}_2)}{M(\text{CO}_2)} = \frac{4{,}4\text{ г}}{44\text{ г/моль}} = 0{,}1\text{ моль}$$

$$n(\text{C}) = n(\text{CO}_2) = 0{,}1\text{ моль}$$

$$m(\text{C}) = n(\text{C}) \cdot M(\text{C}) = 0{,}1\text{ моль} \cdot 12\text{ г/моль} = 1{,}2\text{ г}$$

2. Найдём количество вещества и массу водорода:

$$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{2{,}16\text{ г}}{18\text{ г/моль}} = 0{,}12\text{ моль}$$

$$n(\text{H}) = 2 \cdot n(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 0{,}12\text{ моль} = 0{,}24\text{ моль}$$

$$m(\text{H}) = n(\text{H}) \cdot M(\text{H}) = 0{,}24\text{ моль} \cdot 1\text{ г/моль} = 0{,}24\text{ г}$$

3. Проверим наличие кислорода в веществе $\text{A}$:

$$m(\text{O}) = m(\text{A}) - m(\text{C}) - m(\text{H}) = 1{,}44\text{ г} - 1{,}2\text{ г} - 0{,}24\text{ г} = 0\text{ г}$$

Следовательно, вещество $\text{A}$ представляет собой углеводород состава $\text{C}_x\text{H}_y$.

4. Найдём соотношение атомов $\text{C}$ и $\text{H}$:

$$x : y = n(\text{C}) : n(\text{H}) = 0{,}1 : 0{,}24 = 1 : 2{,}4 = 5 : 12$$

Простейшая формула вещества: $\text{C}_5\text{H}_{12}$.

Молярная масса простейшей формулы:

$$M(\text{C}_5\text{H}_{12}) = 5 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 72\text{ г/моль}$$

Так как молярная масса исходного вещества также равна $72\text{ г/моль}$, истинная молекулярная формула — $\text{C}_5\text{H}_{12}$ (пентан).

5. Вещество $\text{C}_5\text{H}_{12}$ относится к классу предельных углеводородов (алканов). Для него характерна структурная изомерия углеродного скелета. Составим структурные формулы всех изомеров:

• Пентан ($н$-пентан):
  $$\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3$$
• 2-метилбутан (изопентан):
  $$\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3$$
• 2,2-диметилпропан (неопентан):
  $$\text{C}(\text{CH}_3)_4 \quad \text{или} \quad \begin{matrix} & \text{CH}_3 & \\ & | & \\ \text{CH}_3- & \text{C} & -\text{CH}_3 \\ & | & \\ & \text{CH}_3 & \end{matrix}$$

Ответ: молекулярная формула вещества $\text{A}$ — $\text{C}_5\text{H}_{12}$; структурные формулы: пентан, 2-метилбутан, 2,2-диметилпропан.