2-38. При сгорании углеводорода массой 10,32 г, плотность паров по водороду которого равна 43, образовался углекислый газ объемом 16,128 л (н.у.) и вода массой 15,12 г. Выведите молекулярную формулу углеводорода, составьте формулы изомеров, соответствующих этой формуле, 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 молярную массу углеводорода:

$$M(C_xH_y) = 43 \cdot M(H_2) = 43 \cdot 2 \text{ г/моль} = 86 \text{ г/моль}$$

2. Определим количество вещества углекислого газа и воды:

$$n(CO_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{16.128 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.72 \text{ моль}$$ $$n(H_2O) = \frac{m}{M} = \frac{15.12 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0.84 \text{ моль}$$

3. Найдем количество вещества углерода и водорода в углеводороде:

$$n(C) = n(CO_2) = 0.72 \text{ моль}$$ $$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0.84 \text{ моль} = 1.68 \text{ моль}$$

4. Определим массу углерода и водорода в углеводороде:

$$m(C) = n(C) \cdot M(C) = 0.72 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 8.64 \text{ г}$$ $$m(H) = n(H) \cdot M(H) = 1.68 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 1.68 \text{ г}$$

5. Проверим, содержит ли углеводород кислород:

$$m(C) + m(H) = 8.64 \text{ г} + 1.68 \text{ г} = 10.32 \text{ г}$$ Масса углеводорода равна сумме масс углерода и водорода, значит, кислород не содержится.

6. Определим формулу углеводорода:

Пусть формула углеводорода $$C_xH_y$$ $$x : y = n(C) : n(H) = 0.72 : 1.68 = 72 : 168 = 6 : 14$$ Простейшая формула углеводорода: $$C_6H_{14}$$ Определим молярную массу простейшей формулы: $$M(C_6H_{14}) = 6 \cdot 12 + 14 \cdot 1 = 72 + 14 = 86 \text{ г/моль}$$ Молярная масса простейшей формулы равна молярной массе углеводорода, значит, истинная формула углеводорода: $$C_6H_{14}$$

7. Составим формулы изомеров, соответствующих этой формуле, и дайте им названия:

1. $$CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$$ – гексан
2. $$CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$$ – 2-метилпентан
3. $$CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$$ – 3-метилпентан

Ответ: $$C_6H_{14}$$, гексан, 2-метилпентан, 3-метилпентан