номер 6, страница 137 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

6.В результате сжигания углеводорода было получено $2,016 \text{ дм}^3$ (н. у.) углекислого газа и $0,81 \text{ г}$ воды. Углеводород не обесцвечивает бромную воду. Установите структурную формулу этого соединения.

6.Дано:
$V(\text{CO}_2) = 2,016\text{ дм}^3 = 2,016\text{ л}$ (н. у.)
$m(\text{H}_2\text{O}) = 0,81\text{ г}$
Вещество не обесцвечивает бромную воду.

Найти: структурную формулу углеводорода $\text{C}_x\text{H}_y$.

Решение:

1. Вычислим количество вещества углекислого газа и углерода:
$$n(\text{CO}_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{2,016\text{ л}}{22,4\text{ л/моль}} = 0,09\text{ моль}$$ Поскольку в одной молекуле $\text{CO}_2$ содержится один атом углерода:
$$n(\text{C}) = n(\text{CO}_2) = 0,09\text{ моль}$$

2. Вычислим количество вещества воды и водорода:
Молярная масса воды $M(\text{H}_2\text{O}) = 18\text{ г/моль}$.
$$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m}{M} = \frac{0,81\text{ г}}{18\text{ г/моль}} = 0,045\text{ моль}$$ Поскольку в одной молекуле воды содержится два атома водорода:
$$n(\text{H}) = 2 \cdot n(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 0,045\text{ моль} = 0,09\text{ моль}$$

3. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода:
$$x : y = n(\text{C}) : n(\text{H}) = 0,09 : 0,09 = 1 : 1$$ Простейшая формула углеводорода — $(\text{CH})_n$.

4. Установим истинную молекулярную и структурную формулу:
Углеводороды с соотношением $\text{C} : \text{H} = 1 : 1$ могут иметь различные формулы:

• при $n = 2$ — ацетилен $\text{C}_2\text{H}_2$ (алкин, мгновенно обесцвечивает бромную воду за счёт наличия тройной связи);
• при $n = 4$ — винилацетилен $\text{C}_4\text{H}_4$ (содержит кратные связи, обесцвечивает бромную воду);
• при $n = 6$ — бензол $\text{C}_6\text{H}_6$.

Следовательно, исследуемый углеводород — бензол ($\text{C}_6\text{H}_6$).

Структурная формула бензола: представляет собой правильный шестиугольник с делокализованным $\pi$-электронным кольцом внутри (или с чередующимися двойными и одинарными связями по Кекуле):
$$\text{C}_6\text{H}_6\quad\text{или}\quad\text{циклогекса-1,3,5-триен}$$

Ответ: структурная формула соединения — бензол ($\text{C}_6\text{H}_6$).