2-37. При сгорании 29 г некоторого углеводорода (его плотность по воздуху равна 2) образовалось 44,8 л (н. у.) углекислого газа и 45 г паров воды. Выведите молекулярную формулу углеводорода. Составьте структурные формулы изомеров данного состава и дайте им названия.

Для решения задачи используем Протокол Я (Общий лингвистический анализ) и Протокол А (Орфография) и Блок 4 (Универсальный алгоритм решения заданий для всех предметов).

1. Определим количество вещества углекислого газа и воды:

$$n(CO_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{44.8 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 2 \text{ моль}$$ $$n(H_2O) = \frac{m}{M} = \frac{45 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 2.5 \text{ моль}$$

2. Найдем соотношение между количеством вещества углерода и водорода:

$$n(C) = n(CO_2) = 2 \text{ моль}$$ $$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 2.5 \text{ моль} = 5 \text{ моль}$$

3. Определим молярное соотношение C:H:

$$C:H = 2:5$$ Простейшая формула углеводорода: $$(C_2H_5)_n$$

4. Определим молярную массу углеводорода:

Плотность по воздуху равна 2, значит, молярная масса углеводорода равна: $$M(C_xH_y) = 2 \cdot M(воздуха) = 2 \cdot 29 \text{ г/моль} = 58 \text{ г/моль}$$

5. Определим истинную формулу углеводорода:

Молярная масса простейшей формулы $$(C_2H_5) = 2 \cdot 12 + 5 \cdot 1 = 29 \text{ г/моль}$$ Значит, n = 2. Истинная формула углеводорода: $$C_4H_{10}$$

6. Составим структурные формулы изомеров данного состава и дадим им названия:

1. $$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$$ – бутан
2. $$CH_3-CH(CH_3)-CH_3$$ – 2-метилпропан (изобутан)

Ответ: $$C_4H_{10}$$, бутан, 2-метилпропан (изобутан)