Номер 4, страница 180 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 31. Алкадиены. Глава 3. Углеводороды - номер 4, страница 180.

Условие.

4. Определите строение диенового углеводорода с сопряжённой системой двойных связей, если известно, что при полном сжигании 5,4 г его образуется 5,4 г воды и выделяется 8,96 л (н. у.) оксида углерода(IV).

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(C_xH_y) = 5,4 \text{ г}$
$m(H_2O) = 5,4 \text{ г}$
$V(CO_2) = 8,96 \text{ л (н. у.)}$
Углеводород - диен с сопряжённой системой двойных связей.

Найти:

Строение диенового углеводорода.

Решение:

1. Запишем общее уравнение реакции горения углеводорода $C_xH_y$:
$C_xH_y + (x + \frac{y}{4})O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O$

2. Найдем количество вещества (моль) продуктов реакции — оксида углерода(IV) и воды.
Молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.
Количество вещества $CO_2$:
$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{8,96 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,4 \text{ моль}$
Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.
Количество вещества $H_2O$:
$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{5,4 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

3. Найдем количество вещества атомов углерода и водорода в исходном углеводороде. Весь углерод из углеводорода переходит в $CO_2$, а весь водород — в $H_2O$.
$n(C) = n(CO_2) = 0,4 \text{ моль}$
В одной молекуле воды 2 атома водорода, следовательно:
$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,6 \text{ моль}$

4. Определим простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода. Для этого найдем соотношение числа атомов углерода и водорода:
$x : y = n(C) : n(H) = 0,4 : 0,6$
Для получения целочисленного соотношения разделим оба числа на 0,2:
$x : y = \frac{0,4}{0,2} : \frac{0,6}{0,2} = 2 : 3$
Простейшая формула углеводорода — $C_2H_3$.

5. Определим молекулярную формулу углеводорода.
Общая формула диеновых углеводородов — $C_nH_{2n-2}$.
Молекулярная формула нашего вещества будет $(C_2H_3)_k = C_{2k}H_{3k}$.
Подставим индексы в общую формулу диенов, где $n=2k$, а $2n-2 = 3k$:
$3k = 2 \cdot (2k) - 2$
$3k = 4k - 2$
$k = 2$
Следовательно, молекулярная формула углеводорода: $(C_2H_3)_2 = C_4H_6$.
Проверим: для $C_4H_6$ $n=4$, $2n-2 = 2 \cdot 4 - 2 = 6$. Формула соответствует классу диенов.

6. Определим строение углеводорода.
Искомый углеводород имеет формулу $C_4H_6$ и является диеном с сопряжённой системой двойных связей (двойные связи разделены одной одинарной). Единственным углеводородом, удовлетворяющим этим условиям, является бутадиен-1,3.
Структурная формула: $CH_2=CH-CH=CH_2$.

Ответ: Искомый углеводород - бутадиен-1,3. Его структурная формула: $CH_2=CH-CH=CH_2$.