Какая молекулярная формула вещества X, если его монохлорпроизводное сжигали в избытке кислорода и получили 28,85 %-ную

Максимович_2489

25

Давайте решим задачу шаг за шагом.

Шаг 1: Найдём количество газов, образованных при сжигании монохлорпроизводного вещества X. Для этого воспользуемся законом пропорций и объёмами:
\[\frac{{V_1}}{{V_2}} = \frac{{n_1}}{{n_2}}\]
Где V1 и V2 - объемы газов до и после реакции, n1 и n2 - количество молей газов до и после реакции. Так как кислород сжигается с избытком, можно считать, что его объём остаётся неизменным. Поэтому:
\[\frac{{V_1}}{{V_2}} = \frac{{n_1}}{{n_2}} = \text{{const}}\]
Из условия задачи известно, что мы получили 28,85 %-ную соляную кислоту, следовательно, объём вещества X составил 100 - 28,85 = 71,15 %. Так как коеффициенты перед газами в реакции сгорания равны, то соотношение между объёмом кислорода и веществом X равно 1:1. Значит, объём газа до реакции равен объёму газа после реакции. Обозначим этот объем как V.

Шаг 2: Определим количество вещества кислорода, зная его объем и условия из задачи. Обозначим количество кислорода как n_кисл.
Так как происходит полное сжигание монохлорпроизводного, можно записать реакцию в формате:
\[\text{{монохлорпроизводное}} + O_2 \rightarrow \text{{соляная кислота}}\]
Согласно закону сохранения массы, масса реагентов до реакции равна массе продуктов после реакции. Обозначим молекулярные массы монохлорпроизводного, кислорода и соляной кислоты как M_X, M_O2 и M_HCl соответственно.
Тогда массы реагентов и продуктов можно выразить через количество вещества и их молекулярные массы следующим образом:
\[m_1 = n_X \cdot M_X + n_{\text{{кисл}}} \cdot M_{\text{{O2}}}\]
\[m_2 = n_{\text{{HCl}}} \cdot M_{\text{{HCl}}}\]
Где m1 и m2 - массы реагентов и продуктов соответственно.
Так как объем кислорода равен объему вещества X, массы кислорода и вещества X находятся в пропорции:
\[\frac{{m_1}}{{n_X \cdot M_X}} = \frac{{m_2}}{{n_{\text{{кисл}}} \cdot M_{\text{{O2}}}}}\]
\[\frac{{m_1}}{{71,15}} = \frac{{m_2}}{{n_{\text{{кисл}}} \cdot M_{\text{{O2}}}}}\]
\[\frac{{m_1}}{{71,15}} = \frac{{28,85}}{{n_{\text{{кисл}}} \cdot M_{\text{{O2}}}}}\]
\[\frac{{m_1}}{{71,15}} = \frac{{100}}{{100}}\]
\[m_1 = 71,15\]
Так как масса монохлорпроизводного выражена через количество вещества и его молекулярную массу, можно записать:
\[m_1 = n_X \cdot M_x\]
\[n_X = \frac{{m_1}}{{M_X}}\]
\[n_X = \frac{{71,15}}{{M_X}}\]

Шаг 3: Определим количество вещества соляной кислоты, зная ее процентное содержание и массу из задачи. Обозначим количество соляной кислоты как n_кисл.
Масса соляной кислоты можно выразить через количество вещества и ее молекулярную массу:
\[m_{\text{{кисл}}} = n_{\text{{кисл}}} \cdot M_{\text{{HCl}}}\]
По условию задачи, масса соляной кислоты составляет 28,85% от общей массы газовой смеси. Обозначим эту массу как m_кисл.
\[m_{\text{{кисл}}} = 28,85\% \cdot (m_1 + m_{\text{{кисл}}})\]
\[m_{\text{{кисл}}} = 0,2885 \cdot (m_1 + m_{\text{{кисл}}})\]
\[m_{\text{{кисл}}} = 0,2885 \cdot 71,15\]
\[m_{\text{{кисл}}} = 20,56\]

Теперь можно записать уравнение для количества вещества соляной кислоты:
\[n_{\text{{кисл}}} \cdot M_{\text{{HCl}}} = \frac{{m_{\text{{кисл}}}}}{{M_{\text{{HCl}}}}}\]
\[n_{\text{{кисл}}} = \frac{{m_{\text{{кисл}}}}}{{M_{\text{{HCl}}}}}\]
\[n_{\text{{кисл}}} = \frac{{20,56}}{{M_{\text{{HCl}}}}}\]

Шаг 4: Найдём молекулярную массу вещества X. Для этого подставим значения, полученные в предыдущих шагах, в уравнение для количества вещества X:
\[n_X = \frac{{71,15}}{{M_X}}\]
Так как масса монохлорпроизводного и соляной кислоты изменяется только на основе изменения количества вещества X, можно записать:
\[n_X \cdot M_X = n_{\text{{кисл}}} \cdot M_{\text{{HCl}}}\]
\[\frac{{71,15}}{{M_X}} \cdot M_X = \frac{{20,56}}{{M_{\text{{HCl}}}}} \cdot M_{\text{{HCl}}}\]
\[\frac{{71,15}}{{M_X}} \cdot M_X = 20,56\]
\[M_X = \frac{{71,15}}{{20,56}}\]
\[M_X = 3,456\]

Шаг 5: Теперь мы можем определить молекулярную формулу вещества X, зная его молекулярную массу. Так как это вещество является монохлорпроизводным, оно должно содержать один атом хлора. Исходя из этого, можно сказать, что молекулярная формула вещества X - это CHCl.

Таким образом, молекулярная формула вещества X - CHCl.