А Задание 1 (50 баллов). Решите задачу. Выведите молекулярную формулу углеводорода, в котором массовая доля углерода составляет 87,8 %. Плотность данного вещества по азоту равна…

Задание 1

Определение молекулярной формулы

1. Массовая доля углерода \( C \) составляет \( 87,8\% \). Это значит, что в 100 г вещества содержится 87,8 г углерода и 12,2 г водорода \( H \).

2. Определим количество моль каждого элемента:

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

   \[ n_C = \frac{87,8 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} \approx 7,32 \, \text{моль} \] \[ n_H = \frac{12,2 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 12,2 \, \text{моль} \]

3. Составим соотношение:

   • Соотношение углерода \( C:H = 7,32:12,2 \)

   Упрощаем это соотношение: \[ C:H \approx 1:1,67 \approx 3:5 \]

4. Молекулярная формула: На основе соотношения получаем:

   • \( C_3H_6 \)

5. Плотность по азоту: Плотность углеводорода по азоту (N₂) равна 2,93. Плотность углеводорода можно выразить через его молекулярную массу \( M \): \[ D = \frac{M}{V} \cdot \frac{29 \text{ г/моль}}{1 \text{ г/моль}} = 2,93 \implies M \approx 2,93 \times 28 \approx 82,04 \text{ г/моль} \]

6. Итак, определяем формулу:

   • Если \( C_3H_6 \) — это эмпирическая формула, то молекулярная формула: \( C_6H_{12} \).

Возможные изомеры (C6H12)

1. Гексен (н. у) — CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH3
2. 2-гексен (н. у) — CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3
3. 3-гексен (н. у) — CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH3
4. Цис- и транс-3-гексены
5. Метилпентен (метил на 2 или 3 углероде)

Задание 2

Определим объем и массу бутина-1

1. Согласно реакции: \[ \text{C4H10} + \text{H2} \rightarrow \text{C4H10} \]

   • Для полной задействованной реакции нужно 1 моль водорода на моль бутана.

2. Масса бутана = 17,4 г. Молярная масса бутана \( \approx 58 \, \text{г/моль} \): \[ n_{\text{бутан}} = \frac{17,4 \, \text{г}}{58 \, \text{г/моль}} \approx 0,30 \, \text{моль} \]

3. Для образования 0,30 моль бутана необходимо 0,30 моль бутина-1. Молярная масса бутина-1: \[ M_{бутин-1} \approx 58 \, \text{г/моль} \] Масса: \[ m = n \cdot M = 0,30 \text{ моль} \cdot 58 \text{ г/моль} \approx 17,4 \text{ г} \]

4. Определим объем (н.у.): \[ V = n_{бутин-1} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 0,30 \, \text{моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 6.72 \text{ л} \]

Задание 3

Получение дибромэтана из смеси

1. Реакция: \[ \text{C2H4} + \text{Br2} \rightarrow \text{C2H4Br2} \]

   • Для реакции 1 моль этилена реагирует с 1 моль брома, чтобы получить 1 моль дибромэтана.

2. Этилен: 1 моль

   • Имеем 5,125 л брома (при н. у. 1 моль газа занимает 22,4 л): \[ n_{Br2} = \frac{5,125 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0.229 \, \text{моль} \]

3. Так как 0.229 моль брома меньше, чем этилена, он будет реагировать полностью.

4. Масса дибромэтана: \[ n_{C2H4Br2} = n_{Br2} \approx 0,229 \, \text{моль} \] Молярная масса дибромэтана \( C2H4Br2 \): \[ M_{C2H4Br2} = 2 \cdot 12 + 4 + 2 \cdot 80 \approx 188 \, \text{г/моль} \] \[ m = n \cdot M \approx 0,229 \, \text{моль} \cdot 188 \, \text{г/моль} \approx 42,9 \, \text{г} \]

Таким образом, из смеси 1 моль этилена и 5,125 л брома может быть получено около 42,9 г дибромэтана.