12. При сгорании некоторого количества алкана X в избытке кислорода образовалось 8,43 л углекислого газа (измерено при 25°C и 1 атм) и 7,447 мл воды. Определите формулу X и нарисуйте все его возможные структурные изомеры.

Пусть формула алкана — \(\mathrm{C_nH_{2n+2}}\). При сгорании одного моля такого алкана образуется \(n\) моль \(\mathrm{CO_2}\) и \(n+1\) моль \(\mathrm{H_2O}\).

1. По уравнению состояния идеального газа: \(n(\mathrm{CO_2})=PV/(RT)=1\cdot8{,}43/(0{,}082057\cdot298{,}15)\approx0{,}3445\) моль.
2. Принимая плотность воды за 1 г/мл, получаем \(m(\mathrm{H_2O})=7{,}447\) г и \(n(\mathrm{H_2O})=7{,}447/18\approx0{,}4137\) моль.
3. Отношение количеств продуктов равно \((n+1)/n\): \(0{,}4137/0{,}3445\approx1{,}201\). Поэтому \((n+1)/n\approx1{,}2\), откуда \(n\approx5\).

Следовательно, \(X\) — пентан, \(\mathrm{C_5H_{12}}\). У него три структурных изомера:

1. н-пентан: \(\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3}\);
2. 2-метилбутан: \(\mathrm{CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3}\);
3. 2,2-диметилпропан: \(\mathrm{C(CH_3)_4}\).

Ответ: \(X=\mathrm{C_5H_{12}}\); три структурных изомера, перечисленные выше.