Какая молекулярная формула у вещества, если при его сгорании образуется 448 мл (н. у.) диоксида углерода и 0,36 г воды?

Ангелина

16

Для решения этой задачи, мы сначала должны определить молекулярную формулу вещества на основе данных о продуктах его сгорания.

Пусть "X" будет молекулярной формулой данного вещества. Используя данное описание задачи, мы имеем следующую стехиометрическую реакцию сгорания:

\[
X + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O
\]

Известно, что при сгорании переданного количества вещества образуется 448 мл диоксида углерода и 0,36 г воды. Зная молярную массу углерода и водорода, мы можем вычислить количество вещества продуктов сгорания.

Первым делом, посчитаем количество молей диоксида углерода:

Молярная масса \(CO_2 = 12.01 \times 1 + 16 \times 2 = 44.01\) (г/моль)

Количество молей \(CO_2 = \frac{{448 \, \text{{мл}}}}{{22.4 \, \text{{л/моль}}}} = 20 \, \text{{моль}}\)

Теперь посчитаем количество молей воды:

Молярная масса \(H_2O = 1.008 \times 2 + 16 = 18.02\) (г/моль)

Количество молей \(H_2O = \frac{{0.36 \, \text{{г}}}}{{18.02 \, \text{{г/моль}}}} = 0.02 \, \text{{моль}}\)

Используя стехиометрию реакции сгорания, мы можем сопоставить количество молей вещества "X" с количеством молей продуктов сгорания. Для этого нам понадобятся коэффициенты реакции:

Из уравнения реакции вытекает, что 1 моль вещества "X" соответствует 1 молю \(CO_2\) и 1 молю \(H_2O\).

Следовательно, количество молей вещества "X" равно количеству молей \(CO_2\) (потому что их количество одинаково):

Количество молей "X" = 20 моль.

Теперь, чтобы определить молекулярную формулу X, мы должны знать отношение количества атомов углерода и водорода в молекуле X. Поделим количество молей водорода на количество молей углерода:

\[
\frac{{0.02 \, \text{{моль}}}}{{20 \, \text{{моль}}}} = 0.001
\]

Отношение атомов водорода к углероду равно 0.001. Введем обозначение \(n\):

\(n = \frac{{\text{{количество атомов водорода}}}}{{\text{{количество атомов углерода}}}}\)

Теперь нужно найти количество атомов углерода и водорода в молекуле X. Предположим, что молекула X содержит \(c\) атомов углерода и \(h\) атомов водорода.

С учетом данного предположения и отношения \(n\), мы можем написать уравнение:

\(h = 0.001 \times c\)

Теперь нам нужно найти такие значения \(c\) и \(h\), чтобы сумма их атомов давала молекулярную массу, известную из периодической системы элементов.

Молекулярная масса "X" = \(c \times \text{{молярная масса углерода}} + h \times \text{{молярная масса водорода}}\)

Молекулярная масса "X" = \(c \times 12.01 + h \times 1.008\)

Молекулярная масса "X" известна и равна \(X\):

\(X = c \times 12.01 + h \times 1.008\)

Теперь у нас есть два уравнения:

\(h = 0.001 \times c\)

\(X = c \times 12.01 + h \times 1.008\)

Подставим значение \(h\) из первого уравнения во второе уравнение:

\(X = c \times 12.01 + 0.001 \times c \times 1.008\)

\(X = c \times (12.01 + 0.001 \times 1.008)\)

\(X = c \times 12.012008\)

Ответ: Молекулярная формула вещества - \(C_{12}H_{12}O_8\)

Теперь рассмотрим вторую часть задачи. Нам нужно найти объем воздуха, необходимый для полного сгорания 5 л этого вещества. Для этого нам нужно знать коэффициенты реакции и уравнение сгорания вещества "X".

Поскольку у нас нет точных данных о химической реакции сгорания, мы не можем дать точный ответ на этот вопрос. Однако, если предположить, что сгорание вещества "X" происходит с полным потреблением кислорода из воздуха, мы можем использовать стехиометрическое соотношение реагентов для приближенного расчета.

Согласно уравнению реакции сгорания \(X + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O\), мы видим, что на одну молекулу X требуется одна молекула \(O_2\) для полного сгорания. Следовательно, соотношение объемов вещества "X" к \(O_2\) равно 1:1.

Таким образом, объем \(O_2\), необходимый для полного сгорания 5 л вещества "X", равен 5 л.

Возможно, для более точного расчета потребуемого объема воздуха для полного сгорания необходимо знать более подробные данные о реакции сгорания данного вещества.