Rozwiązanie:

Na podstawie stosunku gęstości par węglowodorów można ustalić, stosunek mas molowych, wynika to z poniższego równania:

$\frac{d_1}{d_2}=\frac{\frac{m_1}{V_1}}{\frac{m_2}{V_2}}=\frac{\frac{M_1}{V}}{\frac{M_2}{V}}=\frac{M_1}{M_2}$

Ponieważ w tych samych warunkach jednakowe ilości moli gazów zajmują taką samą objętość, możemy założyć, że dysponujemy 1 molem każdego z gazów. Ze względu na taką samą objętość próbek tych gazów, objętość skróci się w równaniu i otrzymamy stosunek mas molowych.

Z powyższej zależności wynika, że masa molowa węglowodoru X jest trzykrotnie większa od masy molowej fluoru

$M_X=3\cdot M_{\mathrm{F}{}_2}=3\cdot 38\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}=114\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

Korzystając z wzoru ogólnego alkanów oraz masy molowe węglowodoru X, wyznaczmy jego wzór:

$C_n{H}_{2n+2}-\text{wzor ogoˊlny alkanoˊw}$

$12\cdot n+2n+2-\text{wyraz˙enie na masę 1 mola dowolnego alkanu}$

$114=12n+2n+2$

$112=14n$

$n=8$

Wzór węglowodoru X: C₈H₁₈

 

Na podstawie stosunku masowego węgla do wodoru w węglowodorze Z wyznaczmy stosunek molowy węgla do wodoru w tym związku. W tym celu wystarczy podzielić stosunki masowe przez masy molowe odpowiednich pierwiastków:

$M_{\mathrm{C}}=12\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$M_{\mathrm{H}}=1\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$\frac{m_{\mathrm{C}}}{m_{\mathrm{H}}}=\frac{6}{1}$

$\frac{n_{\mathrm{C}}}{n_{\mathrm{H}}}=\frac{\frac{6}{12}}{\frac{1}{1}}=\frac{0,5}{1}=\frac{1}{2}$

Wzór empiryczny węglowodoru Z to CH₂

 

Znając wzór węglowodoru X oraz wzór substratu krakingu, możemy ustalić wzór węglowodoru Z:

$\mathrm{C}{}_{17}\mathrm{H}{}_{36}\underset{\mathrm{kat}\cdot }{\overset{\mathrm{p},\mathrm{T}}{\to }}\mathrm{C}{}_8\mathrm{H}{}_{18}+\mathrm{Z}$

Aby ilość atomów węgla i wodoru była identyczna po obu stronach równania, węglowodór Z ma wzór: C₉H₁₈.

Wzór ten spełnia wyznaczony powyżej stosunek molowy węgla do wodoru.

Wzór sumaryczny węglowodoru X	C8H18
Wzór sumaryczny węglowodoru Z	C9H18