Для нахождения молекулярной формулы циклоалкана нужно использовать закон сохранения массы и соотношение между массами реагентов и продуктов реакции.
- Обозначим массу циклоалкана как \( m_{\text{циклоалкана}} = 7 \, \text{г} \).
- Известно, что при сгорании образуется углекислый газ, масса которого равна \( m_{\text{углекислого газа}} = 22 \, \text{г} \).
Сначала найдем, сколько углерода и водорода содержится в углекислом газе. С помощью формулы для углекислого газа (\( CO_2 \)) можно определить сколько углерода образовалось.
Молярная масса углекислого газа:
- \( M_{CO_2} = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \, \text{г/моль} \)
Количество молей углекислого газа, образовавшегося при сгорании: \[ n_{CO_2} = \frac{m_{CO_2}}{M_{CO_2}} = \frac{22}{44} = 0.5 \, \text{моль} \]
Каждый моль углекислого газа содержит 1 моль углерода. Следовательно, из 0.5 моль углекислого газа образовалось 0.5 моль углерода: \[ n_C = 0.5 \, \text{моль} \]
Теперь найдем массу углерода: \[ m_C = n_C \cdot M_C = 0.5 \cdot 12 = 6 \, \text{г} \]
Теперь определим массу водорода, которая была в циклоалкане. Из всей массы циклоалкана: \[ m_{\text{циклоалкана}} = m_C + m_H \] где \( m_H \) - масса водорода в циклоалкане.
Таким образом: \[ 7 \, \text{г} = 6 \, \text{г} + m_H \Rightarrow m_H = 1 \, \text{г} \]
Теперь найдем количество моль водорода: \[ n_H = \frac{m_H}{M_H} = \frac{1}{1} = 1 \, \text{моль} \]
Итак, у нас есть 0.5 моль углерода (C) и 1 моль водорода (H). Это дает формулу: \[ C_{0.5}H_1 \quad \Rightarrow \quad C_1H_2 \]
Таким образом, молекулярная формула циклоалкана: \[ C_2H_4 \]
Следовательно, это циклоалкан с формулой \( C_2H_4 \) - циклопропан.
