Требуется. При горении порции ненасыщенного углеводорода объемом 224 дм³ (н. у.) образовалось 896 дм³ углекислого газа

Liya

12

Чтобы решить эту задачу, нам потребуется информация о молярных объемах газов и молярных массах элементов, а также знания о составе углеводородов.

Для начала, рассчитаем количество молей углекислого газа и воды, которые образовались при горении углеводорода. Для этого воспользуемся уравнением реакции сгорания:

\[
\text{{Углеводород}} + \frac{{n}}{2} O_2 \rightarrow m CO_2 + x H_2O
\]

Где "n" - это количество молей кислорода, "m" - количество молей углекислого газа и "x" - количество молей воды.

Поскольку объем углеводорода и углекислого газа измеряется в декаметрах кубических (дм³), мы можем использовать следующие соотношения:

Объем 1 моль идеального газа при нормальных условиях (0°C, 1 атм) равен 22.4 дм³.

Теперь, применив эти знания, найдем количество молей углекислого газа:

\[
m = \frac{{\text{{объем углекислого газа}} (дм³) \times \text{{1 моль}}}}{{22.4 \text{{ дм³/моль}}}}
\]

Подставив значения, мы найдем:

\[
m = \frac{{896}}{{22.4}} = 40 \text{{ моль}}
\]

Аналогичным образом, найдем количество молей воды:

\[
x = \frac{{720}}{{22.4}} = 32 \text{{ моль}}
\]

Используя информацию о составе углеводородов, мы знаем, что они состоят из атомов углерода (C) и водорода (H). Рассмотрим все возможные соотношения между числом атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода.

1. C1H4 - метан: 1 атом углерода и 4 атома водорода
2. C2H6 - этан: 2 атома углерода и 6 атомов водорода
3. C3H8 - пропан: 3 атома углерода и 8 атомов водорода
4. C4H10 - бутан: 4 атома углерода и 10 атомов водорода
5. C5H12 - пентан: 5 атомов углерода и 12 атомов водорода

Теперь мы можем определить, какое соотношение атомов углерода и водорода будет соответствовать найденным количествам молей углекислого газа и воды.

Масса углекислого газа (CO2) составляет 44 г/моль, поэтому масса углерода в образованном углекислом газе составляет 40 моль × 12 г/моль = 480 г.

Аналогично, масса воды (H2O) составляет 18 г/моль, поэтому масса водорода в образованной воде составляет 32 моль × 2 г/моль = 64 г.

Теперь мы можем подсчитать количество атомов углерода и водорода в образце углеводорода.

Количество атомов углерода:

\[
\text{{Количество массы углерода}} = \frac{{\text{{Масса углерода}}}}{{\text{{Молярная масса углерода}}}} = \frac{{480 \text{{ г}}}}{{12 \text{{ г/моль}}}} = 40 \text{{ моль}}
\]

Количество атомов водорода:

\[
\text{{Количество массы водорода}} = \frac{{\text{{Масса водорода}}}}{{\text{{Молярная масса водорода}}}} = \frac{{64 \text{{ г}}}}{{1 \text{{ г/моль}}}} = 64 \text{{ моль}}
\]

Для определения молекулярной формулы вычислим наименьшее целое соотношение атомов углерода и водорода. Для этого разделим количество атомов каждого элемента на их наименьший общий делитель. В данном случае, общий делитель для 40 и 64 равен 8.

Таким образом, соотношение атомов углерода к водороду составляет:

\[
\frac{{40}}{8}:\frac{{64}}{8} = 5:8
\]

Поэтому молекулярная формула данного вещества будет C5H8.

Для расчета относительной молекулярной массы сначала найдем массу одной молекулы C5H8. Суммируя массы атомов углерода и водорода, получим:

\[
\text{{Масса одной молекулы C5H8}} = (5 \times \text{{масса атома углерода}}) + (8 \times \text{{масса атома водорода}})
\]

\[
\text{{Масса одной молекулы C5H8}} = (5 \times 12 \text{{ атм. масса углерода}}) + (8 \times 1 \text{{ атм. масса водорода}})
\]

\[
\text{{Масса одной молекулы C5H8}} = 60 \text{{ атм. масса углерода}} + 8 \text{{ атм. масса водорода}}
\]

\[
\text{{Масса одной молекулы C5H8}} = 60 \text{{ атм. масса углерода}} + 8 \text{{ атм. масса водорода}} = 68 \text{{ атм. масса}}
\]

Итак, относительная молекулярная масса C5H8 равна 68 атм. массе.

Теперь рассмотрим количество структурных изомеров, которые существуют для данной молекулярной формулы C5H8. Чтобы сделать это, мы должны проанализировать возможные компоновки атомов углерода в молекуле.

Для данной формулы C5H8, существуют два основных изомера:

1. Циклопентен - пентагональное кольцо с двойной связью между одним из атомов углерода и двумя атомами углерода.
2. 1,3-пентадиен - линейная структура с двумя двойными связями между углеродными атомами.

Таким образом, всего существует 2 структурных изомеров для молекулярной формулы C5H8.

На основе проведенных вычислений, ответ на задачу будет следующим:

Относительная молекулярная масса: 68
Количество структурных изомеров: 2