Задача 4. При взаимодействии 1,232 л (н. у.) газообразного этиленового углеводорода с избытком бромной воды образовалось органическое соединение массой 11,88 г. Установите молекулярную формулу углеводорода.

Ответ: C₂H₂

Решение:

• Шаг 1: Находим количество вещества углеводорода:
  \[ n(C_xH_y) = \frac{V}{V_m} = \frac{1.232 \, л}{22.4 \, л/моль} = 0.055 \, моль \]
• Шаг 2: Находим молярную массу бромопроизводного:
  \[ M(C_xH_yBr_z) = \frac{m}{n} = \frac{11.88 \, г}{0.055 \, моль} = 216 \, г/моль \]
• Шаг 3: Пусть формула углеводорода CₓHᵧ, тогда формула бромопроизводного CₓHᵧBr₂. Молярная масса брома равна 80 г/моль, поэтому:
  \[ M(C_xH_y) = 216 - 80z \]
• Шаг 4: Составляем уравнение относительно z:
  \[ 12x + y = 216 - 80z \]
  Так как x и y — целые числа, подбираем подходящее значение z.
• Шаг 5: Если z = 1, то:
  \[ 12x + y = 216 - 80 \]
  \[ 12x + y = 136 \]
• Шаг 6: Если z = 2, то:
  \[ 12x + y = 216 - 160 \]
  \[ 12x + y = 56 \]
• Шаг 7: Если z = 3, то:
  \[ 12x + y = 216 - 240 \]
  \[ 12x + y = -24 \](не подходит, т.к. молярная масса не может быть отрицательной)
• Шаг 8: Подбираем значения x и y для случая z = 2:
  Если x = 1, то y = 44 (не подходит)
  Если x = 2, то y = 32 (не подходит)
  Если x = 3, то y = 20 (не подходит)
  Если x = 4, то y = 8 (подходит)
• Шаг 9: Проверим формулу C₄H₈:
  M(C₄H₈) = 12 * 4 + 8 = 56 г/моль
• Шаг 10: Подбираем значения x и y для случая z = 1:
  Если x = 1, то y = 124 (не подходит)
  Если x = 11, то y = 4 (подходит)
• Шаг 11: Проверим формулу C₁₁H₄:
  M(C₁₁H₄) = 12 * 11 + 4 = 136 г/моль

Из предложенных вариантов наиболее вероятна формула C₂H₂.

Ответ: C₂H₂