Номер 9, страница 154 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 25. Химические свойства алканов. Глава 3. Углеводороды - номер 9, страница 154.

Условие.

9. При действии брома на свету на неизвестный алкан образуется только одно монобромпроизводное с плотностью паров по воздуху, равной 5,21. Определите алкан и назовите его.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$D_{воздух}(C_nH_{2n+1}Br) = 5,21$
Средняя молярная масса воздуха $M_{воздух} \approx 29 \text{ г/моль}$
Образуется только одно монобромпроизводное.

Найти:

Определить и назвать неизвестный алкан.

Решение:

1. Реакция бромирования алкана на свету протекает по механизму свободнорадикального замещения. Общая схема реакции образования монобромпроизводного: $C_nH_{2n+2} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_nH_{2n+1}Br + HBr$

2. Найдем молярную массу (M) монобромпроизводного, используя его относительную плотность по воздуху ($D_{воздух}$): $M(C_nH_{2n+1}Br) = D_{воздух}(C_nH_{2n+1}Br) \times M_{воздух}$ $M(C_nH_{2n+1}Br) = 5,21 \times 29 \text{ г/моль} \approx 151 \text{ г/моль}$

3. Определим формулу монобромпроизводного. Общая формула $C_nH_{2n+1}Br$. Его молярная масса выражается формулой: $M(C_nH_{2n+1}Br) = 12n + 1 \times (2n+1) + 80 = 14n + 81$ Приравняем найденное значение молярной массы: $14n + 81 = 151$ $14n = 151 - 81$ $14n = 70$ $n = \frac{70}{14} = 5$ Следовательно, формула монобромпроизводного — $C_5H_{11}Br$.

4. Если формула монобромпроизводного $C_5H_{11}Br$, то исходный алкан имеет формулу $C_5H_{12}$. Это пентан.

5. По условию, при бромировании алкана образуется только одно монобромпроизводное. Это означает, что все атомы водорода в молекуле исходного алкана эквивалентны. Рассмотрим изомеры пентана ($C_5H_{12}$):

• н-пентан ($CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$): имеет 3 типа неэквивалентных атомов водорода и образует 3 продукта монобромирования.
• изопентан (2-метилбутан, $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$): имеет 4 типа неэквивалентных атомов водорода и образует 4 продукта монобромирования.
• неопентан (2,2-диметилпропан, $C(CH_3)_4$): имеет только один тип атомов водорода (12 эквивалентных атомов H в четырех метильных группах). Центральный атом углерода не имеет атомов водорода. При бромировании этого алкана образуется только один продукт — 1-бром-2,2-диметилпропан.

Таким образом, условию задачи удовлетворяет только 2,2-диметилпропан (неопентан).

Ответ: неизвестный алкан — 2,2-диметилпропан (неопентан), его формула $C_5H_{12}$.