Гомолог бензола, массой 5,3 г сожгли, получив углекислый газ объемом 8,96 л. Определите формулу гомолога. Сколько изомеров может иметь это вещество. Напишите их структурные формулы.

Чтобы решить задачу, сначала объективно разберемся, что значит "гомолог бензола". Гомологи - это организмы или вещества, которые имеют схожую структуру, но отличаются количеством атомов в молекуле. Мы знаем, что молекула бензола (C₆H₆) имеет 6 атомов углерода и 6 водородов. Гомологами бензола являются алкены и ароматические соединения, которые могут быть получены путем добавления CH₂ (метиленовой группы). Таким образом, первый гомолог бензола, известный как толуол (C₇H₈), может быть использован в этой задаче. ### Шаг 1: Вычислим молекулярную массу Чтобы определить формулу гомолога, сначала вычислим его молекулярную массу. 1. Формула вещества: C₇H₈ (толуол). 2. Молекулярная масса: - Углерод (C): 12 г/моль - Водород (H): 1 г/моль - Молекулярная масса толуола: (7 × 12) + (8 × 1) = 84 + 8 = 92 г/моль ### Шаг 2: Находим количество моль гомолога 1. По данным задачи, масса гомолога равна 5,3 г. 2. Находим количество моль: \[ n = \frac{\text{маса}}{\text{молярная масса}} = \frac{5.3 \, \text{г}}{92 \, \text{г/моль}} \approx 0.05761 \, \text{моль} \] ### Шаг 3: Находим количество углекислого газа Согласно уравнению горения, каждый моль углерода при сгорании образует один моль углекислого газа (CO₂). 1. Объем углекислого газа (при нормальных условиях) 8,96 л. 2. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л. 3. Находим количество моль углекислого газа: \[ n_{CO_2} = \frac{8.96 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.4 \, \text{моль} \] ### Шаг 4: Составляем уравнение Так как каждый моль вещества при горении дает 1 моль CO₂, мы можем сказать, что у нас было 0.4 моль углерода в горючем веществе. Поскольку толуол (C₇H₈) содержит 7 атомов углерода и 8 атомов водорода, значит: \[ n_{C} = n \text{ (гомолог) } + 0.4 \text{ (CO₂) } \] Из этого можно заключить, что количество углерода в исходном веществе подтверждает наличие гомолога (C₇H₈). ### Шаг 5: Определяем изомеры Теперь, когда мы определили, что соединение – это толуол (C₇H₈), можем подробнее рассмотреть изомеры: 1. **Изомеры толуола**: - Ортo-Толуол (1,2-диметилбензол) - Пара-Толуол (1,4-диметилбензол) - Мета-Толуол (1,3-диметилбензол) ### Структурные формулы изомеров 1. **Ортo-Толуол**: ``` CH3 | C6H4 - CH3 ``` 2. **Мета-Толуол**: ``` CH3 | CH - C6H3 - CH3 | CH3 ``` 3. **Пара-Толуол**: ``` CH3 CH3 | | C6H4 C6H4 ``` ### Ответ: 1. **Формула гомолога**: C₇H₈ (толуол). 2. **Количество изомеров**: 3 изомера. 3. **Структурные формулы**: ортo-, мега-, пара- толуол (по приведенным выше схемам). Если у вас есть дополнительные вопросы или нужно что-то уточнить, дайте знать!