Какова молекулярная формула соединения, в котором на каждые 7г азота приходится 8г кислорода и плотность соединения

Yagnenka

31

Для того чтобы найти молекулярную формулу данного соединения, нам необходимо выполнить несколько шагов.

Шаг 1: Найдите количество молей азота и кислорода в данном соединении. Мы знаем, что 7 г азота и 8 г кислорода соответствуют одной порции соединения.
Масса одной порции соединения равна сумме масс азота и кислорода, то есть 7 г + 8 г = 15 г.

Шаг 2: Рассчитайте количество молей данного соединения, используя массу одной порции и плотность соединения.
Плотность (р) вычисляется как отношение массы вещества (m) к его объему (V): \(\rho = \frac{m}{V}\).
Мы знаем, что плотность данного соединения равна 1,35 г/см^3. Поскольку плотность равна отношению массы к объему, то масса одной порции соединения равна его плотности умноженной на его объем.
У нас уже есть масса одной порции соединения (15 г), поэтому мы можем рассчитать объем (V).
1,35 г/см^3 = \(\frac{15 г}{V}\).
Перенесем переменные и решим уравнение:
\(V = \frac{15 г}{1,35 г/см^3}\).
V = 11,11 см^3 (округленно).

Шаг 3: Рассчитайте количество молей соединения, используя полученный объем и объемную долю каждого элемента в одной порции соединения.
Мы знаем, что объем 11,11 см^3 соответствует объемной доле 1 порции соединения, где на каждые 7 г азота приходится 8 г кислорода.
Объемная доля азота (V_azota) рассчитывается так: \(V_{азота} = \frac{m_{азота}}{(m_{азота}+m_{кислорода})} \times V\).
Аналогично объемная доля кислорода (V_kisloroda) рассчитывается так: \(V_{кислорода} = \frac{m_{кислорода}}{(m_{азота}+m_{кислорода})} \times V\).
Подставляем значения и рассчитываем объемные доли:
\(V_{азота} = \frac{7 г}{(7 г+8 г)} \times 11,11 см^3\)
\(V_{азота} ≈ 4,04 см^3\),
\(V_{кислорода} = \frac{8 г}{(7 г+8 г)} \times 11,11 см^3\)
\(V_{кислорода} ≈ 7,07 см^3\).

Шаг 4: Рассчитайте количество молей азота и кислорода в данной порции объема.
Для этого нам нужно знать объемную долю каждого элемента в одной порции объема.
Молярный объем (V_mol) — это объем, занимаемый одной молью вещества. Для молярного объема газов при нормальных условиях принимается значение 22,4 л/моль.
Объемная доля азота в одной порции объема равна \(V_{азота}/V_{mol}\) и количество молей азота (n_азота) равно \(V_{азота}/V_{mol}\).
Аналогично, объемная доля кислорода в одной порции объема равна \(V_{кислорода}/V_{mol}\) и количество молей кислорода (n_кислорода) равно \(V_{кислорода}/V_{mol}\).
Подставляем значения и рассчитываем количество молей:
\(n_{азота} = \frac{V_{азота}}{V_{mol}}, n_{кислорода} = \frac{V_{кислорода}}{V_{mol}}\).

Шаг 5: Найдите отношение количества молей азота к количеству молей кислорода.
Обозначим отношение количества молей азота к количеству молей кислорода как \(x\).
\(x = \frac{n_{азота}}{n_{кислорода}}\).
Подставим найденные значения:
\(x = \frac{V_{азота}/V_{mol}}{V_{кислорода}/V_{mol}}\).
Упростим:
\(x = \frac{V_{азота}}{V_{кислорода}}\).

Шаг 6: Найдите отношение массы азота к массе кислорода в данном соединении.
Обозначим отношение массы азота к массе кислорода как \(y\).
\(y = \frac{m_{азота}}{m_{кислорода}}\).
Подставим найденные значения:
\(y = \frac{7 г}{8 г}\).

Шаг 7: Найдите отношение молекулярной массы азота к молекулярной массе кислорода.
Молекулярная масса азота (M_азота) равна 14 г/моль, а молекулярная масса кислорода (M_кислорода) равна 16 г/моль.
Обозначим отношение молекулярной массы азота к молекулярной массе кислорода как \(z\).
\(z = \frac{M_{азота}}{M_{кислорода}}\).
Подставим значения:
\(z = \frac{14 г/моль}{16 г/моль}\).

Шаг 8: Найдите молекулярную формулу соединения.
Мы знаем, что молекулярная формула соединения составляется из атомов разных элементов. Поэтому отношение количества атомов азота к количеству атомов кислорода в молекуле соединения должно быть таким же, как отношение количества молей азота к количеству молей кислорода в одной порции соединения.
То есть \(x = \frac{n_{азота}}{n_{кислорода}}\) должно быть равно отношению атомных отношений \(y = \frac{m_{азота}}{m_{кислорода}}\), что также должно быть равно отношению молекулярных отношений \(z = \frac{M_{азота}}{M_{кислорода}}\).
Таким образом, молекулярная формула данного соединения будет иметь такое отношение атомов азота к атомам кислорода:
\(x = y = z\).

В данной задаче у нас \(x = \frac{V_{азота}}{V_{кислорода}}\), \(y = \frac{7 г}{8 г}\), \(z = \frac{14 г/моль}{16 г/моль}\).
То есть \(x = \frac{V_{азота}}{V_{кислорода}} = \frac{7 г}{8 г} = \frac{14 г/моль}{16 г/моль}\).

Таким образом, молекулярная формула данного соединения будет равна \(C_7H_8NO_4\).