1. Какая молекулярная формула углеводорода, если при его сгорании масса оксида углерода составила 35,2 г, масса воды

Moroznyy_Korol

37

1. Для решения данной задачи мы располагаем следующими данными: масса оксида углерода (CO2) - 35,2 г, масса воды (H2O) - 14,4 г, и относительная плотность углеводорода по воздуху - 1,93.

Сначала найдем количество вещества, которое соответствует массе оксида углерода. Для этого воспользуемся уравнением массы вещества:

\[
n_{CO2} = \frac{{m_{CO2}}}{{M_{CO2}}}
\]

где \(n_{CO2}\) - количество вещества оксида углерода, \(m_{CO2}\) - масса оксида углерода, а \(M_{CO2}\) - молярная масса оксида углерода.

Молярная масса оксида углерода равна сумме масс углерода и кислорода в молекуле:

\(M_{CO2} = M_C + 2M_O = 12{,}01 \, \text{г/моль} + 2 \cdot 16{,}00 \, \text{г/моль} = 44{,}01 \, \text{г/моль}\)

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[
n_{CO2} = \frac{{35{,}2 \, \text{г}}}{{44{,}01 \, \text{г/моль}}} \approx 0{,}799 \, \text{моль}
\]

Теперь необходимо определить количество вещества воды:

\[
n_{H2O} = \frac{{m_{H2O}}}{{M_{H2O}}}
\]

где \(n_{H2O}\) - количество вещества воды, \(m_{H2O}\) - масса воды, а \(M_{H2O}\) - молярная масса воды.

Молярная масса воды равна сумме массы двух атомов водорода и одного атома кислорода:

\(M_{H2O} = 2M_H + M_O = 2 \cdot 1{,}01 \, \text{г/моль} + 16{,}00 \, \text{г/моль} = 18{,}02 \, \text{г/моль}\)

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[
n_{H2O} = \frac{{14{,}4 \, \text{г}}}{{18{,}02 \, \text{г/моль}}} \approx 0{,}799 \, \text{моль}
\]

Так как углеводород состоит только из углерода и водорода, предполагаем его формулу \(C_xH_y\). Для нахождения значений \(x\) и \(y\) воспользуемся законом постоянства отношений масс:

\[
\frac{{n_{CO2}}}{{n_{H2O}}} = \frac{{x \cdot M_C}}{{y \cdot M_H}}
\]

Подставляя значения, получаем:

\[
\frac{{0{,}799 \, \text{моль}}}{{0{,}799 \, \text{моль}}} = \frac{{x \cdot 12{,}01 \, \text{г/моль}}}{{y \cdot 1{,}01 \, \text{г/моль}}}
\]

Упрощая выражение, получаем:

\[
x = 12{,}01 \, \text{моль}, \quad y = 1{,}01 \, \text{моль}
\]

Таким образом, молекулярная формула углеводорода представляется как \(C_{12}H_{22}\).

2. Для решения данной задачи мы имеем следующие данные: масса оксида углерода (CO2) - 4,4 г, масса воды (H2O) - 1,8 г, и относительная плотность по водороду - 44.

Аналогично предыдущей задаче, найдем количество вещества оксида углерода:

\[
n_{CO2} = \frac{{m_{CO2}}}{{M_{CO2}}} = \frac{{4{,}4 \, \text{г}}}{{44{,}01 \, \text{г/моль}}} \approx 0{,}1 \, \text{моль}
\]

Количество вещества воды:

\[
n_{H2O} = \frac{{m_{H2O}}}{{M_{H2O}}} = \frac{{1{,}8 \, \text{г}}}{{18{,}02 \, \text{г/моль}}} \approx 0{,}1 \, \text{моль}
\]

Закон постоянства отношений масс:

\[
\frac{{n_{CO2}}}{{n_{H2O}}} = \frac{{x \cdot M_C}}{{y \cdot M_H}} = \frac{{0{,}1 \, \text{моль}}}{{0{,}1 \, \text{моль}}} = \frac{{x \cdot 12{,}01 \, \text{г/моль}}}{{y \cdot 1{,}01 \, \text{г/моль}}}
\]

Отсюда получаем:

\[
x = 12{,}01 \, \text{г/моль}, \quad y = 1{,}01 \, \text{г/моль}
\]

Таким образом, молекулярная формула вещества представляется как \(C_{12}H_{22}\).

3. Для решения этой задачи у нас есть следующие данные: содержание углерода - 81,8%, содержание водорода - 18,2%, и относительная плотность по водороду - не задана.

Предположим, что относительная плотность по водороду равна 1.

У нас есть процентное содержание каждого элемента в веществе. Предполагая, что масса вещества равна 100 г, мы можем найти массу каждого элемента:

Масса углерода: \(0,818 \cdot 100 \, \text{г} = 81,8 \, \text{г}\)

Масса водорода: \(0,182 \cdot 100 \, \text{г} = 18,2 \, \text{г}\)

Теперь найдем количество вещества каждого элемента, используя их молярные массы:

\(n_C = \frac{{m_C}}{{M_C}} = \frac{{81,8 \, \text{г}}}{{12,01 \, \text{г/моль}}} = 6,813 \, \text{моль}\)

\(n_H = \frac{{m_H}}{{M_H}} = \frac{{18,2 \, \text{г}}}{{1,01 \, \text{г/моль}}} = 18,02 \, \text{моль}\)

Далее, чтобы найти отношение между атомными соотношениями углерода и водорода, мы делим количество вещества каждого элемента на наименьшее количество вещества:

\(n = \frac{{n_C}}{{\min(n_C, n_H)}} = \frac{{6,813 \, \text{моль}}}{{6,813 \, \text{моль}}} = 1\)

Таким образом, формула вещества представляется как \(CH\).