Рассмотрим данную реакцию:
Циклоалкан + Br2 + H2O + УФ -> ?
Из условия известно, что в результате реакции образуется монобромциклоалкан (одна бромная группа). Поэтому реакция может быть представлена следующим образом:
Циклоалкан + Br2 + H2O + УФ -> Монобромциклоалкан
Также, из условия известно, что при добавлении нитрата серебра к водному слою образуется светло-желтый осадок массой 4,48 г. Это означает, что образовавшийся монобромциклоалкан должен содержать хлороионный остаток (Cl-), который образует с нитратом серебра светло-желтый хлорид серебра (AgCl).
Теперь можно составить уравнение реакции с учетом образования иона AgCl:
Циклоалкан + Br2 + H2O + УФ -> Монобромциклоалкан
AgNO3 + H2O -> AgCl + HNO3
Уравнение реакции балансируется следующим образом:
Циклоалкан + Br2 + H2O + УФ -> Монобромциклоалкан
AgNO3 + H2O -> AgCl + HNO3
Таким образом, в результате данной реакции образуется монобромциклоалкан и светло-желтый хлорид серебра.
Масса образовавшегося монобромциклоалкана равна массе исходного циклоалкана и использованного брима, так как реакционная способность бромного водорода к циклоалкану равна 100%.
Масса образовавшегося монобромциклоалкана равна массе вещества без изменений. Поэтому, если масса исходного циклоалкана равна 2 г, то масса образовавшегося монобромциклоалкана также равна 2 г.
Далее, рассмотрим реакцию образования хлорида серебра:
AgNO3 + H2O -> AgCl + HNO3
Известно, что образовалось 4,48 г светло-желтого осадка, который представляет собой хлорид серебра (AgCl). Молярная масса AgCl равна 143,32 г/моль, следовательно, молярная масса Ag равна 107,87 г/моль.
Масса Ag равна массе хлорида серебра. Таким образом, масса Ag равна 4,48 г.
На основе полученной массы Ag можно рассчитать количество вещества Ag в молях:
n(Ag) = масса(Ag) / молярная масса(Ag) = 4,48 г / 107,87 г/моль = 0,0415 моль.
Учитывая, что масса AgCl равна массе Ag, количество вещества Cl в молях будет также равно 0,0415 моль.
Так как монобромциклоалкан содержит одну бромную группу и один атом брома в реагенте, можно заключить, что количество вещества Br в моль будет также равно 0,0415 моль.
Таким образом, получены следующие соотношения:
1 моль циклоалкана = 0,0415 моль брома,
2 г циклоалкана = 0,0415 моль брома.
Молярная масса брома равна 79,90 г/моль, поэтому масса брома равна:
масса (бром) = 0,0415 моль * 79,90 г/моль = 3,3215 г.
Так как масса циклоалкана составляет 2 г, и использовано 3,3215 г брома, следовательно, мольная масса циклоалкана составляет:
молярная масса (циклоалкана) = масса (циклоалкана) / количество вещества (бром) = 2 г / 0,0415 моль = 48,19 г/моль.
Таким образом, по полученным данным можно определить формулу циклоалкана, используя значения молярных масс элементов:
C: 12,01 г/моль
H: 1,01 г/моль
В мольной массе циклоалкана присутствуют две атомные массы углерода и (2n+2) атомные массы водорода, где n - количество атомов углерода в цикле.
Молярная масса циклоалкана составляет 48,19 г/моль, следовательно, можно составить уравнение для расчета количества атомов углерода и водорода.
12,01*n + 1,01*(2n+2) = 48,19
Решим это уравнение относительно переменной n:
12,01n + 2,02n + 2,02 = 48,19
14,03n = 46,17
n = 46,17 / 14,03 = 3,29.
Таким образом, количество атомов углерода в циклоалкане равно 3, а количество атомов водорода равно (2n+2) = (2*3+2) = 8.
Формула циклоалкана будет выглядеть следующим образом: C3H8.
Итак, ответ: формула циклоалкана - C3H8.