Какова молекулярная формула ароматического углеводорода, если после его сжигания 3,9 г ароматического углеводорода

Andreevich

40

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать понятие молярных пропорций и стехиометрии реакции.

Сначала определим количество вещества оксида углерода(IV) и воды, образовавшихся при сжигании 3,9 г ароматического углеводорода. Затем посчитаем количество углерода и водорода в этой реакции.

Шаг 1: Расчет количества вещества оксида углерода(IV) (CO2) и воды (H2O)

Молярная масса оксида углерода(IV) (CO2) равна 44 г/моль.
Молярная масса воды (H2O) равна 18 г/моль.

Количество вещества оксида углерода(IV):
\[
n_{CO2} = \frac{{m_{CO2}}}{{M_{CO2}}} = \frac{{13,2 \, г}}{{44 \, г/моль}} = 0,3 \, моль
\]

Количество вещества воды:
\[
n_{H2O} = \frac{{m_{H2O}}}{{M_{H2O}}} = \frac{{2,7 \, г}}{{18 \, г/моль}} = 0,15 \, моль
\]

Шаг 2: Расчет количества углерода и водорода в реакции

Оксид углерода(IV) получается из сжигания углеводорода с участием кислорода (O2). Для сгорания ароматического углеводорода необходимо 5 моль кислорода.

Соотношение CO2 и углеводорода в реакции:
\[
C_xH_y + \frac{{(x + y/4)}}{4} O_2 -> xCO_2 + \frac{y}{2} H_2O
\]

Сравнивая коэффициенты, получаем:
\[
x = 1
\]

Таким образом, в молекуле ароматического углеводорода содержится 1 атом углерода.

В реакции также участвует водород, и его количество можно определить следующим образом:

Мольная масса ароматического углеводорода равняется сумме масс атомов углерода и водорода в молекуле.

Мольная масса ароматического углеводорода:
\[
M_{C_xH_y} = M_C + M_H = 12 \, г/моль + 1 \, г/моль = 13 \, г/моль
\]

Масса ароматического углеводорода:
\[
m_{C_xH_y} = m_{C_xH_y} = 3,9 \, г
\]

Количество вещества ароматического углеводорода:
\[
n_{C_xH_y} = \frac{{m_{C_xH_y}}}{{M_{C_xH_y}}} = \frac{{3,9 \, г}}{{13 \, г/моль}} \approx 0,3 \, моль
\]

Количество водорода в реакции:
\[
n_{H} = \frac{{y}}{{2}} = \frac{{0,15 \, моль}}{{0,3 \, моль}} \approx 0,5
\]

Таким образом, в молекуле ароматического углеводорода содержится 0,5 атома водорода.

Таким образом, молекулярная формула ароматического углеводорода имеет вид \(C_1H_{0.5}\).

Однако, углеводороды имеют целочисленные отношения атомов углерода и водорода, поэтому можем удвоить все индексы в формуле ароматического углеводорода, чтобы получить целые числа. Таким образом, молекулярная формула ароматического углеводорода будет \(C_2H_1\).