3. При сжигании 0,1 моль УВ получено 5,4 г Н2О и 8,96 дм³ (н.у.) СО2. Изобразите возможные структуры УВ. 4. Смесь газообразных алкена и алкина с одинаковым чис- лом атомов С в молекуле объемом 7,84 дм³ (н.у.) может при- соединить 80 г брома, полученная смесь бромпроизводных имеет массу 94,4 г. Определите УВ и их массовые доли в ис- ходной смеси.

Задача 3:

Шаг 1: Определим количество вещества воды и углекислого газа, образовавшихся при сжигании углеводорода (УВ).

$$ n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{5.4 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль} $$ $$ n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{8.96 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.4 \text{ моль} $$

Шаг 2: Найдем соотношение количества атомов углерода и водорода в углеводороде.

$$ n(C) = n(CO_2) = 0.4 \text{ моль} $$ $$ n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0.3 \text{ моль} = 0.6 \text{ моль} $$

Шаг 3: Определим эмпирическую формулу углеводорода. Соотношение C:H = 0.4:0.6 = 2:3. Следовательно, эмпирическая формула углеводорода C₂H₃.

Шаг 4: Определим молекулярную формулу углеводорода. Так как было сожжено 0.1 моль вещества, то в 0.1 моль содержится 0.4 моль углерода и 0.6 моль водорода. Следовательно, в 1 моль углеводорода содержится 4 моль углерода и 6 моль водорода. Молекулярная формула углеводорода C₄H₆.

Шаг 5: Изобразим возможные структуры углеводорода C₄H₆.

Углеводород C₄H₆ может быть алкином (с тройной связью) или диеном (с двумя двойными связями). Возможные структуры:

1. Бутин-1: CH≡C−CH₂−CH₃
2. Бутин-2: CH₃−C≡C−CH₃
3. Бутадиен-1,2: CH₂=C=CH−CH₃
4. Бутадиен-1,3: CH₂=CH−CH=CH₂
5. Циклобутен: циклическая структура с одной двойной связью.

Задача 4:

Шаг 1: Определим количество вещества смеси алкена и алкина.

$$ n_{смеси} = \frac{V_{смеси}}{V_m} = \frac{7.84 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/моль} = 0.35 \text{ моль} $$

Шаг 2: Определим количество вещества брома, присоединившегося к смеси.

$$ n(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{M(Br_2)} = \frac{80 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль} $$

Шаг 3: Пусть алкен имеет формулу C_nH_2n, а алкин - C_nH_2n-2. Запишем уравнения реакций с бромом:

$$ C_nH_{2n} + Br_2 \rightarrow C_nH_{2n}Br_2 $$ $$ C_nH_{2n-2} + 2Br_2 \rightarrow C_nH_{2n-2}Br_4 $$

Шаг 4: Пусть x - количество вещества алкена, y - количество вещества алкина. Тогда:

$$ x + y = 0.35 $$ $$ x + 2y = 0.5 $$

Вычитаем первое уравнение из второго:

$$ y = 0.5 - 0.35 = 0.15 \text{ моль} $$ $$ x = 0.35 - y = 0.35 - 0.15 = 0.2 \text{ моль} $$

Шаг 5: Определим молярную массу смеси бромпроизводных.

$$ M_{смеси} = \frac{m_{смеси}}{n_{смеси}} = \frac{94.4 \text{ г}}{0.35 \text{ моль}} = 269.7 \text{ г/моль} $$

Шаг 6: Определим молярные массы алкена и алкина, учитывая, что масса бромпроизводных равна 94,4 г.

Масса бромпроизводных:

$$ m(C_nH_{2n}Br_2) + m(C_nH_{2n-2}Br_4) = 94.4 \text{ г} $$ $$ x(C_nH_{2n} + 2M(Br)) + y(C_nH_{2n-2} + 4M(Br)) = 94.4 \text{ г} $$ $$ 0.2 \cdot (14n + 320) + 0.15 \cdot (14n - 2 + 640) = 94.4 $$ $$ 2.8n + 64 + 2.1n - 0.3 + 96 = 94.4 $$ $$ 4.9n + 159.7 = 94.4 $$ $$ 4.9n = -65.3 $$

Решение не имеет смысла, так как n не может быть отрицательным.

Другое решение:

Предположим, что алкен - этилен (C₂H₄), а алкин - ацетилен (C₂H₂).

Тогда уравнения реакций с бромом:

$$ C_2H_4 + Br_2 \rightarrow C_2H_4Br_2 $$ $$ C_2H_2 + 2Br_2 \rightarrow C_2H_2Br_4 $$

Масса бромпроизводных:

$$ m(C_2H_4Br_2) = 0.2 \cdot (24 + 4 + 160) = 0.2 \cdot 188 = 37.6 \text{ г} $$ $$ m(C_2H_2Br_4) = 0.15 \cdot (24 + 2 + 320) = 0.15 \cdot 346 = 51.9 \text{ г} $$

Суммарная масса бромпроизводных:

$$ m_{смеси} = 37.6 + 51.9 = 89.5 \text{ г} $$

Полученное значение не совпадает с заданным (94.4 г). Следовательно, нужно использовать другие углеводороды.

Предположим, что алкен - пропилен (C₃H₆), а алкин - пропин (C₃H₄).

$$ C_3H_6 + Br_2 \rightarrow C_3H_6Br_2 $$ $$ C_3H_4 + 2Br_2 \rightarrow C_3H_4Br_4 $$

Масса бромпроизводных:

$$ m(C_3H_6Br_2) = 0.2 \cdot (36 + 6 + 160) = 0.2 \cdot 202 = 40.4 \text{ г} $$ $$ m(C_3H_4Br_4) = 0.15 \cdot (36 + 4 + 320) = 0.15 \cdot 360 = 54 \text{ г} $$

Суммарная масса бромпроизводных:

$$ m_{смеси} = 40.4 + 54 = 94.4 \text{ г} $$

Совпадает с заданным значением. Значит, алкен - пропилен (C₃H₆), а алкин - пропин (C₃H₄).

Шаг 7: Определим массовые доли углеводородов в исходной смеси.

$$ m(C_3H_6) = 0.2 \cdot (36 + 6) = 0.2 \cdot 42 = 8.4 \text{ г} $$ $$ m(C_3H_4) = 0.15 \cdot (36 + 4) = 0.15 \cdot 40 = 6 \text{ г} $$ $$ m_{смеси} = 8.4 + 6 = 14.4 \text{ г} $$ $$ w(C_3H_6) = \frac{8.4}{14.4} \cdot 100\% = 58.33\% $$ $$ w(C_3H_4) = \frac{6}{14.4} \cdot 100\% = 41.67\% $$

Ответ: Углеводороды - пропилен (C₃H₆) и пропин (C₃H₄). Массовая доля пропилена - 58.33%, массовая доля пропина - 41.67%.