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:

$C_x{H}_y+O_2\to CO2+H2O$

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:

$\frac{КоличествоатомовC}{КоличествоатомовH}=\frac{0.8}{0.000966}$

$\frac{КоличествоатомовC}{КоличествоатомовH}\approx 829.83$

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:

$р=\frac{m}{V}=\frac{m_{C_x{H}_y}+m_{CO2}+m_{H2O}}{V_{C_x{H}_y}+V_{CO2}+V_{H2O}}$,

где $m$ - масса, $V$ - объем.

Воспользуемся формулой относительной плотности и заменим известные значения:

$2.7=\frac{m_{C_x{H}_y}+44.01\cdot n_{CO2}+18.01528\cdot n_{H2O}}{V_{C_x{H}_y}+22.4\cdot n_{CO2}+22.4\cdot n_{H2O}}$

$2.7=\frac{m_{C_x{H}_y}+44.01\cdot 0.8+18.01528\cdot 0.000483}{V_{C_x{H}_y}+22.4\cdot 0.8+22.4\cdot 0.000483}$

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

$m_{CO2}=44.01\cdot 0.8$

$m_{CO2}=35.208г$

$m_{H2O}=18.01528\cdot 0.000483$

$m_{H2O}\approx 0.0087г$

Теперь мы можем продолжить вычисления:

$2.7=\frac{m_{C_x{H}_y}+35.208+0.0087}{V_{C_x{H}_y}+22.4\cdot 0.8+22.4\cdot 0.000483}$

Далее, мы можем найти массу C в органическом веществе:

$m_C=m_{C_x{H}_y}=2.7\cdot (V_{C_x{H}_y}+22.4\cdot 0.8+22.4\cdot 0.000483)-35.208-0.0087$

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 $C_{829.83}{H}_{1659.66}$.