Условие задачи

Углеводород содержит 81,82% углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н. у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу углеводорода составьте его структурную формулу и назовите его.

Решение

Дисциплина данной задачи – органическая химия (с элементами стехиометрии).

Рассмотрим пошаговое решение.

1. Эмпирическая формула по массовому составу

Обозначим формулу углеводорода как CₓHᵧ. Из условия известно, что углерод составляет 81,82 % массy, а водород – 18,18 %. Это означает, что
(12·x)⁄(12·x + y) = 0,8182.
Умножим обе части на (12·x + y):
12·x = 0,8182·(12·x + y).
Раскрывая скобки:
12·x = 9,8184·x + 0,8182·y.
Вычтем 9,8184·x с левой стороны:
12·x − 9,8184·x = 0,8182·y ⟹ 2,1816·x = 0,8182·y.
Отсюда выразим y:
y = (2,1816⁄0,8182)·x ≈ 2,6667·x.
Заметим, что соотношение 2,6667 можно представить как 8⁄3. Чтобы получить целые числа, положим x = 3, тогда
y = 2,6667×3 ≈ 8.
Таким образом, эмпирическая формула имеет вид C₃H₈.

2. Определение молекулярной формулы с учётом плотности

Молярная масса эмпирической формулы C₃H₈:
M = 3×12 + 8×1 = 36 + 8 = 44 г/моль.
При нормальных условиях (объём 1 моль ≈ 22,4 л) плотность газа определяется по формуле
ρ = M⁄22,4.
Подставим числовое значение:
ρ = 44⁄22,4 = 1,964 г/л.
Такое значение плотности совпадает с данным в условии, значит молекулярная формула совпадает с эмпирической – C₃H₈.

3. Структурная формула и наименование

Углеводород C₃H₈ – это пропан. Его структурная формула выглядит так:

CH₃–CH₂–CH₃.

Таким образом, ответ:
• Молекулярная формула: C₃H₈,
• Структурная формула: CH₃–CH₂–CH₃,
• Название: пропан.