Для решения задачи на определение молекулярной формулы гомолога бензола, начнем с установления общей формулы гомологов бензола. Гомологи бензола — это ароматические углеводороды, к которым относятся бензол и его производные, содержащие одну или несколько алкильных групп, замещающих атомы водорода в бензольном кольце. Формула гомолога бензола может быть представлена как C6H5R, где R — алкильная группа (например, CH3, C2H5 и т.д.).
Пусть общая формула гомолога бензола будет CnHm. Согласно условию задачи, массовая доля углерода в 9 раз больше массовой доли водорода. Массовая доля элемента в соединении определяется как отношение массы этого элемента в молекуле к молекулярной массе всего соединения, умноженное на 100%. Таким образом, формула для углерода и водорода будет выглядеть следующим образом:
[ \frac{n \times 12}{n \times 12 + m} = 9 \times \frac{m}{n \times 12 + m} ]
Упростим уравнение, разделив обе части на ( \frac{m}{n \times 12 + m} ):
[ \frac{n \times 12}{m} = 9 ]
[ 12n = 9m ]
[ 4n = 3m ]
[ \frac{n}{m} = \frac{3}{4} ]
Теперь подберем такие значения n и m, чтобы они соответствовали формуле CnHm для гомологов бензола и удовлетворяли нашему соотношению. Гомологи бензола начинаются с бензола C6H6. Следующим гомологом будет толуол C7H8, далее этилбензол C8H10 и так далее.
Проверим для толуола (C7H8):
[ \frac{7}{8} \neq \frac{3}{4} ]
Проверим для этилбензола (C8H10):
[ \frac{8}{10} = \frac{4}{5} \neq \frac{3}{4} ]
Продолжим с следующим гомологом, например, пропилбензолом C9H12:
[ \frac{9}{12} = \frac{3}{4} ]
Это соотношение удовлетворяет уравнению. Таким образом, молекулярная формула гомолога бензола, который удовлетворяет условиям задачи, — это C9H12, что соответствует пропилбензолу.