Какова молекулярная формула углеводорода с массовой долей углерода 84,21% и плотностью паров вещества по водороду

Викторович_9576

1

Для решения этой задачи сначала найдем молекулярный вес углеводорода, а затем восстановим формулу на основе данного процента углерода и плотности пара.
1. Рассчитаем молекулярный вес углеводорода. Молекулярный вес химических соединений выражается в г/моль. Сформулируем уравнение:
\[
\text{{Массовый процент}} = \frac{{\text{{Масса элемента}}}}{{\text{{Масса всего соединения}}}} \times 100
\]

Массовая доля углерода равна 84,21%, что означает, что масса углерода составляет 84,21 г из 100 г углеводорода. Значит, масса водорода равна 100 г - 84,21 г = 15,79 г.

Масса углерода молярного весом 12 г/моль будет:
\[
\text{{Масса углерода}} = \frac{{84{,}21}}{{100}} \times 12 \, \text{{г/моль}} = 10{,}10 \, \text{{г/моль}}
\]

Масса водорода молярным весом 1 г/моль будет:
\[
\text{{Масса водорода}} = \frac{{15{,}79}}{{100}} \times 1 \, \text{{г/моль}} = 0{,}1579 \, \text{{г/моль}}
\]

2. Теперь рассчитаем количество молей углерода и водорода в соответствии с их массой, используя молярные массы:
\[
\text{{Количество молей углерода}} = \frac{{\text{{Масса углерода}}}}{{\text{{Молярная масса углерода}}}} = \frac{{10{,}10}}{{12}} \approx 0{,}8417 \, \text{{моль}}
\]
\[
\text{{Количество молей водорода}} = \frac{{\text{{Масса водорода}}}}{{\text{{Молярная масса водорода}}}} = \frac{{0{,}1579}}{{1}} \approx 0{,}1579 \, \text{{моль}}
\]

3. Теперь найдем соотношение между углеродом и водородом в данном углеводороде. Для этого разделим количество молей каждого элемента на наименьшее из них:
\[
\frac{{\text{{Количество молей углерода}}}}{{\text{{Количество молей водорода}}}} \approx \frac{{0{,}8417}}{{0{,}1579}} \approx 5{,}33
\]

Соотношение между углеродом и водородом примерно равно 5,33:1. Это означает, что в молекуле углеводорода присутствуют 5 атомов углерода и 1 атом водорода.

4. Теперь рассмотрим структурные формулы трех изомеров углеводорода с таким соотношением углерода и водорода:

- Пентан (\(\text{C}_5\text{H}_{12}\)) - Простейшим изомером углеводорода с таким соотношением углерода и водорода является пентан. Это насыщенный углеводород, который состоит из пяти атомов углерода и двенадцати атомов водорода.
- Изобутан (\(\text{C}_4\text{H}_{10}\)) - Другим изомером углеводорода будет изобутан, который также имеет соотношение атомов углерода и водорода 5:1, но имеет другую структурную формулу.
- Неопентан (\(\text{C}_5\text{H}_{12}\)) - Третьим изомером будет неопентан, также известный как тетраметилметан. Он также имеет соотношение атомов углерода и водорода 5:1, но отличается от пентана своей структурой.

Таким образом, молекулярная формула углеводорода с массовой долей углерода 84,21% и плотностью пара по водороду 57 соответствует пентану, а также его изомерам - изобутану и неопентану.