Примеры решения типовых задач

Пример 1. При сгорании некоторой массы неизвестного углеводорода образовалось 7,7 г углекислого газа и 3,6 г воды. Определите формулу углеводорода и его молярную массу.

Решение. Общая формула углеводородов С_хН_у. Запишем общее уравнение полного сгорания всех углеводородов:

С_хН_у + (х + )О₂ = хСО₂ + Н₂О.

Найдем количества веществ углерода и водорода:

  моль,

  моль.

Отсюда х: у = п(С): п(Н) = 0,175: 0,4 = 7: 16.

Простейшая формула углеводорода – С₇Н₁₆. Она совпадает с истинной формулой. Искомый углеводород – гептан. Массу сгоревшего гептана определяем по уравнению реакции:

п(С₇Н₁₆) = п(СО₂)/7= 0,175: 7 = 0,025 моль.

т(С₇Н₁₆) = п(С₇Н₁₆) ∙ М(С₇Н₁₆) = 0,025∙100=2,5 г.

 

Пример 2.  Даны вещества: циклобутан, ацетилен, гептан, бутен-1,бутин-2, циклогексан, 2,2,3-триметилбутан, бутадиен-1,3. Выберите среди них: а) три пары изомеров; б) две пары гомологов.

Решение.

а) Изомеры:

Циклобутан и бутен-1 имеют общую формулу С₄Н₈:

Н₂С─СН₂                СН₂=СН─СН₂─СН₃

│ │                           бутен-1

Н₂С─СН₂

     циклобутан

Гептан и 2,2,3-триметилбутан – общая формула С₇Н₁₆

СН₃─(СН₂)₅─СН₃                             СН₃

гептан                                     │    

                                         СН₃─ С ─ СН─СН₃

                                          │       │ 

                                          СН₃   СН₃

                                           2,2,3- триметилбутан

Бутин-1 и бутадиен-1,3 – общая формула С₄Н₆:

СН₃─СН₂─С≡С          СН₂=СН─СН=СН₂

   бутин-1                        бутадиен-1,3

б) Гомологи:

Циклобутан и циклогексан принадлежат к гомологическому ряду циклоалканов:

            

                          циклобутан               циклогексан

 

Ацетилен и бутин-1 принадлежат к гомологическому ряду алкинов:

НС≡СН                                  СН₃─СН₂─С≡СН

ацетилен                                         бутин-1

 

Пример 3. Напишите структурную формулу 2,2,5,5-тетраметилгексана. Напишите его изомер, имеющий в качестве заместителей при основной цепи только этильные радикалы.

Решение. Структурная формула 2,2,5,5-тетраметилгексана имеет вид:

 

СН₃            СН₃

                                                       │                  │

СН₃─С─СН₂─СН₂─С─СН₃

                                                       │                  │

СН₃            СН₃

В качестве изомера с этильными радикалами можно взять углерод, имеющий 6 атомов углерода в главной цепи и два этильных заместителя в положении 3 и 4, т.е. 3,4-диэтилгесан:

СН₃─СН₂─СН─СН─СН₂─СН₃.

                                                              │   │

                                               С₂Н₅  С₂Н₅

Пример 4.  Напишите общую молекулярную формулу гомологического ряда нитрофенола. Приведите структурную формулу одного из членов ряда, содержащего 11 атомов водорода в молекуле.

Решение.   Молекулярная формула нитрофенола С₆Н₅NO₃ (C₆H₄(OH)NO₂). Гомологи нитрофенола отличаются от него на п групп СН₂ и имеют общую формулу С_п+6Н_2п+5NО₃.  Так, 11 атомов водорода (п =3) имеет, например, 2-пропил-4-нитрофенол: