На полное сгорание 0,1 моль алкана неизвестного строения израсходовано 11,2 л кислорода (при н.у.). Какова структурная формула алкана?

Для того чтобы найти структурную формулу алкана, давайте разберемся шаг за шагом, основываясь на информации о реакции сгорания.

1. Общее уравнение сгорания алкана: Алканы горят по следующей реакции:

   $$C_nH_{2n+2} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$$

   Где $C_nH_{2n+2}$ — это общее обозначение алкана с количеством углеродов $n$.

2. Моль кислорода: В условии задачи говорится, что для полного сгорания 0,1 моль алкана потребляется 11,2 литра кислорода при нормальных условиях (н.у.), то есть при температуре 0°C и давлении 1 атмосферы.

   При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает 22,4 литра, следовательно:

   $$11,2 \, \text{л кислорода} \div 22,4 \, \text{л/моль} = 0,5 \, \text{моля кислорода}.$$

   Таким образом, для сгорания 0,1 моль алкана требуется 0,5 моль кислорода.

3. Молекула кислорода в реакции: Мы знаем, что в реакции сгорания алкана с кислородом (для алканов) на каждый атом углерода образуется молекула углекислого газа $CO_2$, а для каждого водорода — молекула воды $H_2O$. Соотношение кислорода и углеродов в реакции зависит от состава самого алкана.

4. Рассчитаем молекулярную формулу алкана: Для сгорания $C_nH_{2n+2}$ в уравнении реакции с кислородом количество кислорода должно быть равно:

   $$\text{Молекулы CO}_2: n \, \text{молекул} \times 2 = 2n \, \text{молекул кислорода}.$$ $$\text{Молекулы H}_2O: \frac{2n+2}{2} = n+1 \, \text{молекул кислорода}.$$

   Итого, для сгорания 1 молекулы $C_nH_{2n+2}$ потребуется:

   $$2n + (n+1) = 3n + 1 \, \text{молекул кислорода}.$$

   Учитывая, что для 0,1 моль алкана требуется 0,5 моль кислорода, получаем:

   $$(3n + 1) \times 0,1 = 0,5.$$

   Упростив уравнение:

   $$3n + 1 = 5,$$ $$3n = 4,$$ $$n = \frac{4}{3}.$$

   Так как $n$ должно быть целым числом, в данном случае результат не дает целого числа, и это указывает на ошибку в расчетах.