13. При сгорании 17,5 г органического вещества получили 28 л (н. у.) углекислого газа и 22,5 мл воды. Плотность паров этого вещества (н. у.) составляет 3,125 г/л. Известно также, что это вещество было получено в результате дегидратации третичного спирта. На основании данных условия задачи: 1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества; 2) запишите молекулярную формулу органического вещества; 3) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 4) напишите уравнение реакции получения данного вещества дегидратацией соответствующего третичного спирта.

Решение:

1. Вычисление молярной массы вещества:
   Молярная масса \( M = \rho \cdot V_m \), где \( \rho \) - плотность паров (3,125 г/л), \( V_m \) - молярный объем газов (22,4 л/моль).
   \[ M = 3.125 \text{ г/л} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 70 \text{ г/моль} \]
2. Вычисление массы углерода и водорода:
   Найдём количество вещества CO₂: \( \nu(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{28 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 1.25 \text{ моль} \).
   Масса углерода в веществе: \( m(C) = \nu(CO_2) \cdot M(C) = 1.25 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 15 \text{ г} \).
   Найдём массу воды: \( m(H_2O) = 22.5 \text{ мл} \cdot 1.18 \text{ г/мл} = 26.55 \text{ г} \) (примем плотность воды равной 1 г/мл, тогда масса воды ≈ 22.5 г, но в задаче дана плотность раствора, поэтому использовать её некорректно). Будем исходить из того, что 22.5 мл воды - это 22.5 г воды.
   \[ m(H_2O) = 22.5 \text{ г} \]
   Количество вещества воды: \( \nu(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{22.5 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 1.25 \text{ моль} \).
   Масса водорода в веществе: \( m(H) = \nu(H_2O) \cdot 2 \cdot M(H) = 1.25 \text{ моль} \cdot 2 \cdot 1 \text{ г/моль} = 2.5 \text{ г} \).
3. Вычисление массы кислорода:
   Общая масса вещества: \( m_{вещества} = 17.5 \text{ г} \> m(C) + m(H) = 15 \text{ г} + 2.5 \text{ г} = 17.5 \text{ г} \>

   В данном случае, масса углерода и водорода равна массе исходного вещества. Это означает, что органическое вещество состоит только из углерода и водорода.

4. Установление простейшей формулы:
   Соотношение атомов C:H = \( \frac{15}{12} : \frac{2.5}{1} = 1.25 : 2.5 = 1 : 2 \> Простейшая формула - CH₂.
5. Установление молекулярной формулы:
   Молярная масса простейшей формулы (CH₂) = 12 + 2 = 14 г/моль.
   Индекс \( n = \frac{M_{молекулярная}}{M_{простейшая}} = \frac{70 \text{ г/моль}}{14 \text{ г/моль}} = 5 \> Молекулярная формула: (CH₂)₅ = C₅H₁₀.
6. Установление строения и типа спирта:
   Вещество было получено дегидратацией третичного спирта. Третичный спирт имеет формулу R₁R₂R₃COH, где R - алкильные группы. Для C₅H₁₀O возможны изомеры третичных спиртов. Так как у нас 5 атомов углерода, то возможен, например, 2-метил-2-бутанол: \( CH_3-C(OH)(CH_3)-CH_2-CH_3 \).
7. Уравнение реакции получения:
   Дегидратация 2-метил-2-бутанола происходит при нагревании с серной кислотой.
   \[ CH_3-C(OH)(CH_3)-CH_2-CH_3 \xrightarrow{H_2SO_4, \Delta} CH_3-C(=CH_2)-CH_2-CH_3 + H_2O \] (получается 2-метил-2-бутен).
8. Структурная формула исходного вещества:
   \[ CH_3 \]
   \[ | \]
   \( CH_3-C-CH_2-CH_3 \)
   \[ | \]
   \[ OH \]

Ответ: 1) Молярная масса вещества - 70 г/моль. Установлено, что вещество состоит только из углерода и водорода. 2) Молекулярная формула - C₅H₁₀. 3) Структурная формула - 2-метил-2-бутанол: CH₃-C(OH)(CH₃)-CH₂-CH₃. 4) Уравнение реакции: CH₃-C(OH)(CH₃)-CH₂-CH₃ → CH₃-C(=CH₂)-CH₂-CH₃ + H₂O.