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 = $\frac{15г}{V}$.
Перенесем переменные и решим уравнение:
$V=\frac{15г}{1,35г/с{м}^3}$.
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:
$V_{азота}=\frac{7г}{(7г+8г)}\times 11,11с{м}^3$
$V_{азота}\approx 4,04с{м}^3$,
$V_{кислорода}=\frac{8г}{(7г+8г)}\times 11,11с{м}^3$
$V_{кислорода}\approx 7,07с{м}^3$.

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:
$y=\frac{7г}{8г}$.

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:
$z=\frac{14г/моль}{16г/моль}$.

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 $x=\frac{V_{азота}}{V_{кислорода}}$, $y=\frac{7г}{8г}$, $z=\frac{14г/моль}{16г/моль}$.
То есть $x=\frac{V_{азота}}{V_{кислорода}}=\frac{7г}{8г}=\frac{14г/моль}{16г/моль}$.

Таким образом, молекулярная формула данного соединения будет равна $C_7{H}_{8}N{O}_4$.