Какова формула органического вещества, сгоревшего в объеме 4.48 л (н.у.), если образовалось 17.92 л CO2 и 0.0108 л H2O?

Алексей_4045

17

Для решения этой задачи нам понадобится использовать информацию о количестве получившихся продуктов сгорания: 17.92 л CO2 и 0.0108 л H2O.

Давайте начнем с рассмотрения реакции горения органического вещества:

\( C_xH_y + O_2 → CO2 + H2O \)

На основе информации, данной в условии, мы знаем, что образовались 17.92 л CO2 и 0.0108 л H2O.

Для начала, найдем количество молекул CO2 и H2O. Для этого воспользуемся формулой:

\( n = \frac{V}{V_m} \),

где \( n \) - количество молекул, \( V \) - объем сгоревших газов, \( V_m \) - молярный объем.

Молярный объем для идеального газа при нормальных условиях (н.у.) равен 22.4 л/моль.

Для CO2:

\( n_{CO2} = \frac{17.92}{22.4} \)

\( n_{CO2} = 0.8 \) моль CO2

Для H2O:

\( n_{H2O} = \frac{0.0108}{22.4} \)

\( n_{H2O} = 0.000483 \) моль H2O

Из уравнения реакции видно, что каждая молекула CO2 соответствует одной молекуле C в органическом веществе, а каждая молекула H2O соответствует двум молекулам H в органическом веществе.

Теперь мы можем сравнить количество атомов C и H в органическом веществе:

Количество атомов C = количество молекул CO2 = 0.8 моль

Количество атомов H = 2 * количество молекул H2O = 2 * 0.000483 моль

Количество атомов H = 0.000966 моль

Отношение C к H в органическом веществе будет:

\(\frac{Количество \,атомов \,C}{Количество \,атомов \,H} = \frac{0.8}{0.000966}\)

\(\frac{Количество \,атомов \,C}{Количество \,атомов \,H} ≈ 829.83\)

Теперь мы должны найти отношение массы C к массе H в органическом веществе. Для этого мы можем использовать относительную плотность вещества по фтороводороду (FH). Относительная плотность (р) может быть выражена следующим образом:

\(р = \frac{m}{V} = \frac{{m_{C_xH_y} + m_{CO2} + m_{H2O}}}{V_{C_xH_y} + V_{CO2} + V_{H2O}}\),

где \(m\) - масса, \(V\) - объем.

Воспользуемся формулой относительной плотности и заменим известные значения:

\(2.7 = \frac{{m_{C_xH_y} + 44.01 \cdot n_{CO2} + 18.01528 \cdot n_{H2O}}}{{V_{C_xH_y} + 22.4 \cdot n_{CO2} + 22.4 \cdot n_{H2O}}}\)

\(2.7 = \frac{{m_{C_xH_y} + 44.01 \cdot 0.8 + 18.01528 \cdot 0.000483}}{{V_{C_xH_y} + 22.4 \cdot 0.8 + 22.4 \cdot 0.000483}}\)

Масса CO2 (44.01 г/моль) и масса H2O (18.01528 г/моль) известны, поэтому определим их значения:

\(m_{CO2} = 44.01 \cdot 0.8\)

\(m_{CO2} = 35.208 \,г\)

\(m_{H2O} = 18.01528 \cdot 0.000483\)

\(m_{H2O} ≈ 0.0087 \,г\)

Теперь мы можем продолжить вычисления:

\(2.7 = \frac{{m_{C_xH_y} + 35.208 + 0.0087}}{{V_{C_xH_y} + 22.4 \cdot 0.8 + 22.4 \cdot 0.000483}}\)

Далее, мы можем найти массу C в органическом веществе:

\(m_C = m_{C_xH_y} = 2.7 \cdot (V_{C_xH_y} + 22.4 \cdot 0.8 + 22.4 \cdot 0.000483) - 35.208 - 0.0087\)

Теперь мы можем найти количество молекул C в органическом веществе, используя молярную массу углерода (12.01 г/моль):

\(n_C = \frac{{m_C}}{{M_C}}\),

где \(M_C\) - молярная масса углерода.

\(n_C = \frac{{m_C}}{{12.01}}\)

Наконец, чтобы установить формулу данного вещества, мы можем использовать найденное значение отношения C к H, чтобы определить соотношение между атомами C и H в формуле. На основе рассчитанного значения отношения C к H (829.83) и количества молекул C (найденного выше), мы можем предположить, что молекула состоит из 829.83 атомов C и \(829.83 \times 2\) (1659.66) атомов H.

Таким образом, формула данного органического вещества будет \(C_{829.83}H_{1659.66}\).