24. При сжигании неизвестного вещества массой 2,96 г образовалось 3,584 л (н.у.) CO2 и 3,6 г H2O. Воздействие на исходное вещество щелочным металлом приводит к выделению газа. Определите неизвестное вещество.

Решение:

1. Найдем количество вещества CO2:

\( \nu(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{3.584 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.16 \text{ моль} \)

2. Найдем количество вещества H2O:

\( \nu(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{3.6 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль} \)

3. Определим количество атомов углерода и водорода в исходном веществе:

Так как в 1 моль CO2 содержится 1 атом углерода, то в 0.16 моль CO2 содержится 0.16 моль атомов углерода.

Так как в 1 моль H2O содержится 2 атома водорода, то в 0.2 моль H2O содержится \( 0.2 \text{ моль} \times 2 = 0.4 \) моль атомов водорода.

4. Найдем массу углерода и водорода в исходном веществе:

\( m(C) = \nu(C) \times M(C) = 0.16 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 1.92 \text{ г} \)

\( m(H) = \nu(H) \times M(H) = 0.4 \text{ моль} \times 1 \text{ г/моль} = 0.4 \text{ г} \)

5. Определим массу кислорода в исходном веществе:

\( m(O) = m_{вещества} - m(C) - m(H) = 2.96 \text{ г} - 1.92 \text{ г} - 0.4 \text{ г} = 0.64 \text{ г} \)

6. Найдем количество вещества кислорода:

\( \nu(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{0.64 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0.04 \text{ моль} \)

7. Определим простейшую формулу вещества:

Соотношение атомов C:H:O = 0.16 : 0.4 : 0.04. Умножим на 100, чтобы избавиться от десятичных дробей: 16 : 40 : 4. Разделим на наименьшее число (4): 4 : 10 : 1.

Простейшая формула: \( C_4H_{10}O \).

8. Проверим, является ли это вещество спиртом. Спирты при взаимодействии с щелочными металлами выделяют водород. Формула \( C_4H_{10}O \) соответствует спиртам (бутанолы) и простым эфирам.

Возможные изомеры:

• Бутан-1-ол (н-бутанол): \( CH_3CH_2CH_2CH_2OH \)
• Бутан-2-ол (втор-бутанол): \( CH_3CH(OH)CH_2CH_3 \)
• 2-метилпропан-1-ол (изобутиловый спирт): \( (CH_3)_2CHCH_2OH \)
• 2-метилпропан-2-ол (трет-бутиловый спирт): \( (CH_3)_3COH \)

Из предложенных вариантов:

• А) изопропиловый спирт — это \( C_3H_7OH \) (пропан-2-ол).
• В) бутиловый спирт — это \( C_4H_9OH \), что соответствует полученной формуле.
• С) диэтиловый эфир — \( (C_2H_5)_2O \), формула \( C_4H_{10}O \), но эфиры не выделяют водород при реакции со щелочными металлами.
• D) этиловый спирт — \( C_2H_5OH \).
• Е) пентан — \( C_5H_{12} \).

Таким образом, неизвестное вещество — это один из изомеров бутанола.

Ответ: В) бутиловый спирт