Выведете молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода и водорода в котором составляют 85,7%...

Давайте последовательно решим задачу.

1. Определение молекулярной формулы

Определение эмпирической формулы

Массовые доли элементов:

• Углерод (C): 85.7%
• Водород (H): 14.3%

Предположим, что у нас есть 100 г вещества. Тогда масса углерода будет 85.7 г, а масса водорода — 14.3 г.

Теперь найдем количество молей каждого элемента:

• Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль
• Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль

Количество молей углерода: [ n(C) = \frac{85.7 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 7.14 \text{ моль} ]

Количество молей водорода: [ n(H) = \frac{14.3 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 14.3 \text{ моль} ]

Теперь находим отношение молей водорода к молям углерода: [ \frac{14.3}{7.14} \approx 2 ]

Эмпирическая формула: ( \text{CH}_2 )

Определение молекулярной формулы

Относительная плотность паров вещества по водороду равна 28. Это значит, что молекулярная масса вещества в 28 раз больше молекулярной массы водорода: [ M = 28 \times 2 = 56 \text{ г/моль} ]

Молекулярная масса эмпирической формулы ( \text{CH}_2 ): [ M(\text{CH}_2) = 12 + 2 \times 1 = 14 \text{ г/моль} ]

Теперь определим число единиц эмпирической формулы в молекуле: [ \frac{56}{14} = 4 ]

Следовательно, молекулярная формула: ( (\text{CH}_2)_4 = \text{C}_4\text{H}_8 )

2. Строение и класс вещества

Структурная формула

Существует несколько изомеров для ( \text{C}_4\text{H}_8 ). Один из них — бутен: 1-бутен: CH2=CH-CH2-CH3

Класс вещества

1-бутен относится к классу алкенов — углеводородов с одной двойной связью.

3. Гомолог и изомер

Гомолог

Гомолог — следующий член гомологического ряда алкенов, например, пентен ( \text{C}5\text{H}{10} ): 1-пентен: CH2=CH-CH2-CH2-CH3

Изомер

Изомер — вещество с той же молекулярной формулой, но с другой структурой. Для 1-бутена изомером является 2-бутен (цис или транс): транс-2-бутен: CH3-CH=CH-CH3

4. Химические свойства

Характерные химические свойства алкенов:

1. Гидрирование (присоединение водорода): [ \text{CH}_2\text{=CH-CH}_2\text{CH}_3 + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{катализатор}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3 ] Превращение в бутан.

2. Галогенирование (присоединение галогенов): [ \text{CH}_2\text{=CH-CH}_2\text{CH}_3 + \text{Br}_2 \rightarrow \text{CH}_2\text{Br-CHBr-CH}_2\text{CH}_3 ] Присоединение брома с образованием 1,2-дибромбутана.

3. Гидратация (присоединение воды): [ \text{CH}_2\text{=CH-CH}_2\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{катализатор}} \text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_2\text{CH}_3 ] Присоединение воды с образованием бутанола-2.

Эти реакции характерны для алкенов из-за наличия двойной связи, которая легко подвергается различным типам присоединения.

Для начала определим молекулярную формулу углеводорода с массовой долей углерода и водорода в 85,7% и 14,3% соответственно. Поскольку массовая доля углерода составляет 85,7%, а водорода - 14,3%, можно предположить, что формула углеводорода будет C7H14.

Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 28, что указывает на наличие насыщенных углеводородов. Таким образом, данное вещество относится к классу алканов. Структурная формула для данного углеводорода будет следующей:

H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

Этот углеводород является гекзаном (C6H14) - гомологом алканов, имеющим шесть углеродов в цепи. Имеет место быть несколько изомеров гексана, но наиболее стабильным и распространенным является н-гексан.

Химические свойства алканов обусловлены их насыщенной структурой, что делает их химически инертными. Наиболее характерными свойствами алканов являются низкая реакционная способность и высокая термическая стабильность. Например, алканы сгорают с образованием углекислого газа и воды. Также они используются в качестве топлива.

Таким образом, углеводород C7H14, являющийся гексаном, относится к классу алканов и обладает химическими свойствами, характерными для этого класса соединений.