Определение молекулярной формулы углеводорода и установление его принадлежности к определенному классу


В приведенной ниже задаче нет невозможности сразу же определить тип химической реакции и, тем более, ее уравнять. По косвенным данным, указанным в условии задачи, необходимо попытаться выявить принадлежность искомого вещества к определенному классу и установить тип реакции.

Рассмотрим пример решения задачи, где нет прямого указания на класс, к которому относится вступающее в химическую реакцию вещество.

Задача 98
При бромировании 130,0 грамм некоторого углеводорода образуется 377,3 г его дибромпроизводного. Определить молекулярную формулу исходного вещества, если массовая доля углерода в нем 85, 714%,, а в реакции бромирования дибромпроизводное углеводорода — единственный продукт.
Дано: масса углеводорода: т(СхНу)= 130,0 г; масса дибромпроизводного: тдибромпроизводного = 377,3 г; массовая доля углерода в углеводороде:  (С) = 85,714% ; в реакции бромирования дибромпроизводное — единственный продукт.
Найти: молекулярную формулу углеводорода.
Решение:

Шаг 1. В состав углеводорода однозначно входит углерод и водород. Общая формула неизвестна. Обозначим формулу искомого вещества как СхНу.

Шаг 2. Указание в условии на отсутствие других продуктов, кроме дибромпроизводного, говорит о реакции присоединения.

СхНу + Вг" СхНуBr2

Шаг 3. Вычислим соотношение количеств веществ (п) углерода и водорода. 

алкены, Alkene

В условии дана информация о массовой доле, поэтому необходимо произвольно выбрать некоторый образец, в котором мы будем определять соотношение количеств веществ элементов. Удобно выбрать образец массой 100 г. В этом случае числовые значения массовой доли каждого элемента совпадут с его массой в этом стограммовом образце.

Итак, в 100 г искомого вещества содержится 85,714 г углерода и 14,286 г водорода. Теперь вычислим соотношение количеств веществ (n) углерода и водорода. Используем соотношение: m = n . М,

алкены, Alkene

Шаг 4. Находим простейшую формулу.

N(С) : N(H)) = 7,143 : 14,286

Выбираем наименьшее значение (в данном случае 7,143) и делим на него оба числа

алкены, Alkene

Получили набор наименьших целых чисел. Это дает возможность записать простейшую формулу: С1Н2.

Шаг 5. Выявление истинной формулы.

Из простейшей формулы видно, что количество атомов водорода в 2 раза больше количества атомов углерода, следовательно, общая формула искомого углеводорода будет: СnН2n. Запишем уравнение реакции с учетом найденной общей формулы, и сопоставим массы исходного углеводорода и полученного дибромпроизводного.

алкены, Alkene

 Составим пропорцию:

 130,0 г СnН2n дают 377,3 г СnН2nВг2 (по данным условия)
 (14n) г СnН2n дают (14n + 159,8) г СnН2nВг2 (по уравнению)

Из этой пропорции получаем уравнение с одним неизвестным «n»:

        14n . 377,3 = 130,0 . (14n + 159,8)

Решение этого уравнения дает

n = 6.

Подставляем значение n = 6 в общую формулу и получаем     истинную молекулярную формулу искомого углеводорода: С6Н12.

Ответ: С6Н12.

Существует и другой способ решения этой задачи. Схематично его алгоритм будет выглядеть так:

алкены, Alkene