В результате гидрирования 46 г ароматического углеводорода получили 49 г метилзамещённого циклоалкана. Установите химическую формулу исходного ароматического углеводорода и напишите его название по тривиальной номенклатуре. Составьте брутто-формулы исходного арена и полученного циклоалкана.

Решение:

• Реакция гидрирования ароматического углеводорода (арена) в метилзамещённый циклоалкан протекает по следующей схеме: C_nH_m + 3H₂ → C_nH_m+6.
• Молярная масса водорода (H₂) равна 2 г/моль.
• Количество прореагировавшего водорода: \( \frac{49 \text{ г} - 46 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 1.5 \text{ моль} \)
• Поскольку в реакции гидрирования арена используется 3 моля водорода, то количество моль арена равно: \( \frac{1.5 \text{ моль}}{3} = 0.5 \text{ моль} \)
• Молярная масса арена: \( M_{арена} = \frac{46 \text{ г}}{0.5 \text{ моль}} = 92 \text{ г/моль} \).
• Ищем арены с молярной массой 92 г/моль. Для бензола (C₆H₆) молярная масса равна \( 6 × 12 + 6 × 1 = 78 \text{ г/моль} \). Для гомологов бензола (алкилбензолов) формула имеет вид C_nH_2n-6.
• Для толуола (метилбензола, C₇H₈): \( 7 × 12 + 8 × 1 = 84 + 8 = 92 \text{ г/моль} \).
• Таким образом, исходный ароматический углеводород — толуол.
• Брутто-формула толуола: C₇H₈.
• При гидрировании толуола образуется метилциклогексан. Формула метилциклогексана: C₇H₁₄.

Формула арена:

C₇H₈

Формула циклоалкана:

C₇H₁₄

Ответ: Формула арена: C₇H₈. Формула циклоалкана: C₇H₁₄. Название по тривиальной номенклатуре: толуол.