Какая молекулярная формула этого углеводорода, если его водородное содержание составляет 16,28% и плотность

Shura

64

Для решения этой задачи мы должны использовать информацию о содержании водорода и плотности углеводорода. Давайте начнем с определения молекулярной формулы углеводорода.

Молекулярная формула углеводорода описывает, из каких элементов состоит его молекула и в каком количестве. Углерод (С) и водород (Н) являются основными элементами, составляющими углеводороды.

Мы знаем, что водород составляет 16,28% от общей массы углеводорода. Значит, 100% - 16,28% = 83,72% массы углеводорода составляет углерод.

Теперь давайте перейдем к плотности углеводорода. Плотность углеводорода при нормальных условиях равна 3,839 г/л.

Плотность (ρ) углеводорода может быть выражена следующим образом:

\[\rho = \frac{m}{V}\]

где:
ρ - плотность углеводорода,
m - масса углеводорода,
V - объем углеводорода.

Мы пока не знаем массу углеводорода или его объем, поэтому давайте перепишем данное уравнение в другой форме, чтобы найти массу углеводорода:

\[m = \rho \times V\]

Теперь нам нужно найти объем углеводорода. Для этого мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

где:
P - давление газа,
V - объем газа,
n - количество вещества газа (в молях),
R - универсальная газовая постоянная (\(8,314 \frac{Дж}{моль \cdot К}\)),
T - температура газа (в Кельвинах).

У нас есть информация о плотности углеводорода при нормальных условиях (3,839 г/л), поэтому мы можем использовать это значение, чтобы найти массу в 1 литре углеводорода. Поскольку мы хотим найти массу углеводорода, мы можем использовать молекулярную массу углеводорода (M) в качестве массы в уравнении состояния идеального газа:

\[m = n \times M\]

Теперь давайте объединим все наши уравнения и данные, чтобы найти молекулярную формулу углеводорода.

Запишем уравнение для массы:

\[m = \rho \times V\]

Запишем уравнение состояния идеального газа:

\[m = n \times M\]

Также мы знаем, что объем V может быть выражен через массу и плотность:

\[V = \frac{m}{\rho}\]

Используя уравнение состояния идеального газа, мы можем выразить количество вещества \(n\):

\[n = \frac{m}{M}\]

Теперь объединим все вместе:

\[\frac{m}{\rho} = \frac{m}{M} \times M\]

Упростим это уравнение:

\[\frac{1}{\rho} = \frac{1}{M}\]

Теперь давайте найдем значение обратной плотности углеводорода:

\[\frac{1}{\rho} = \frac{1}{3,839 \, \text{г/л}} = 0,260 \, \text{л/г}\]

Обратите внимание, что литры и граммы являются взаимнообратными единицами, поэтому в итоговом результате у нас остается только г/л.

Так как значение обратной плотности углеводорода (0,260 г/л) представляет собой отношение массы к объему, оно фактически равно массе одной молекулы углеводорода (в граммах).

Мы знаем, что содержание углерода в углеводороде составляет 83,72%. Следовательно, содержание водорода составляет 16,28%.

Теперь у нас есть два отношения:
- Содержание углерода (83,72%) к молекулярной массе углеводорода (в граммах).
- Содержание водорода (16,28%) к молекулярной массе углеводорода (в граммах).

Чтобы найти молекулярную формулу углеводорода, мы должны найти соотношение между количеством углерода и водорода в молекуле. Для этого мы можем использовать соотношение их масс:

\[\frac{\text{Масса углерода}}{\text{Содержание углерода}} = \frac{\text{Масса водорода}}{\text{Содержание водорода}}\]

Подставим наши значения:

\[\frac{\text{Масса углерода}}{83,72} = \frac{\text{Масса водорода}}{16,28}\]

Теперь найдем массу углерода:

\[\text{Масса углерода} = 83,72 \times \frac{\text{Масса водорода}}{16,28}\]

Используем значение обратной плотности углеводорода (0,260 г/л) как массу водорода:

\[\text{Масса углерода} = 83,72 \times \frac{0,260 \, \text{г}}{16,28}\]

Используем калькулятор для вычисления этого значения:

\[\text{Масса углерода} = 1,33 \, \text{г}\]

Теперь мы знаем массу углерода (1,33 г) и массу водорода (0,260 г) в молекуле углеводорода.

Следовательно, молекулярная формула углеводорода будет: \(\text{C}_1\text{H}_0,2\)