Номер 15, страница 30 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

15. Какая молекулярная формула соответствует только одному веществу?

1) $C_2H_6$

2) $C_2H_6O$

3) $C_4H_{10}$

4) $C_4H_{10}O$

Решение

Чтобы определить, какая молекулярная формула соответствует только одному веществу, необходимо проанализировать возможность существования изомеров для каждой формулы. Изомеры — это вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (одну и ту же молекулярную формулу), но разное строение и, следовательно, разные свойства.

1) $C_2H_6$

Эта молекулярная формула соответствует алкану этану. Два атома углерода могут быть соединены только одним способом — простой связью. Остальные валентности атомов углерода насыщаются шестью атомами водорода. Структурная формула может быть только одна: $CH_3-CH_3$. Других вариантов расположения атомов, удовлетворяющих правилам валентности, не существует. Следовательно, эта формула соответствует только одному веществу — этану.

2) $C_2H_6O$

Эта молекулярная формула может соответствовать как минимум двум разным веществам (изомерам): этиловому спирту ($CH_3-CH_2-OH$) и диметиловому эфиру ($CH_3-O-CH_3$). Это пример межклассовой изомерии. Этанол и диметиловый эфир — это два разных вещества с разными физическими и химическими свойствами. Таким образом, формула $C_2H_6O$ соответствует более чем одному веществу.

3) $C_4H_{10}$

Эта молекулярная формула соответствует алкану бутану. Для этой формулы возможна изомерия углеродного скелета. Существуют два изомера: н-бутан (линейная цепь, $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$) и изобутан (2-метилпропан, разветвленная цепь, $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$). н-бутан и изобутан — это два разных вещества. Таким образом, формула $C_4H_{10}$ соответствует более чем одному веществу.

4) $C_4H_{10}O$

Для этой молекулярной формулы существует большое количество изомеров. Это и спирты (например, бутанол-1, $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-OH$, и 2-метилпропанол-2, $(CH_3)_3C-OH$), и простые эфиры (например, диэтиловый эфир, $C_2H_5-O-C_2H_5$). Существуют изомеры углеродного скелета, положения функциональной группы и межклассовые изомеры. Очевидно, что формула $C_4H_{10}O$ соответствует множеству различных веществ.

Из всех предложенных вариантов только молекулярная формула $C_2H_6$ соответствует единственному веществу.

Ответ: 1