Какую молекулярную формулу имеет вещество, открытое Майклом Фарадеем в 1825 году, состоящее из газообразного

Laki_7252

31

Итак, нам дано вещество, открытое Майклом Фарадеем в 1825 году, которое состоит из газообразного светильного газа. Нам также известно, что содержание углеводорода в составе этого вещества составляет 92,3%, а содержание водорода - 7,7%. Кроме того, нам дана плотность паров этого вещества, которая равна 2,69 по сравнению с воздухом.

Чтобы определить молекулярную формулу этого вещества, мы можем использовать следующий подход.

1. Рассчитаем отношение числа атомов углерода (C) к числу атомов водорода (H) в молекуле этого вещества, исходя из процентного содержания углеводорода и водорода в составе вещества.

Для этого мы можем предположить, что у нас есть 100 граммов вещества. Тогда вещество содержит 92,3 грамма углерода и 7,7 грамма водорода.

2. Рассчитаем количество молей углерода (C) и водорода (H) в веществе с помощью их молярных масс и массы вещества.

Молярная масса углерода (C) равна примерно 12 г/моль, а молярная масса водорода (H) равна примерно 1 г/моль.

Масса углерода (C) в веществе составляет 92,3 г. Таким образом, количество молей углерода (C) в веществе равно:
\[
\text{количество молей углерода (C)} = \frac{{\text{масса углерода (C)}}}{{\text{молярная масса углерода (C)}}} = \frac{{92,3 \, \text{г}}}{{12 \, \text{г/моль}}}
\]

Масса водорода (H) в веществе составляет 7,7 г. Таким образом, количество молей водорода (H) в веществе равно:
\[
\text{количество молей водорода (H)} = \frac{{\text{масса водорода (H)}}}{{\text{молярная масса водорода (H)}}} = \frac{{7,7 \, \text{г}}}{{1 \, \text{г/моль}}}
\]

3. Определим наименьшее отношение числа атомов углерода (C) к числу атомов водорода (H) в молекуле вещества, умножив количество молей углерода и водорода на общий множитель так, чтобы получить целые числа.

Затем наименьшее отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода даст нам эмпирическую формулу этого вещества.

4. Наконец, определим молекулярную формулу, используя дополнительные данные о плотности паров этого вещества.

\textbf{Шаг 1: Рассчитаем количество молей углерода и водорода}

\[
\text{Количество молей углерода (C)} = \frac{{92,3 \, \text{г}}}{{12 \, \text{г/моль}}} \approx 7,69 \, \text{моль}
\]

\[
\text{Количество молей водорода (H)} = \frac{{7,7 \, \text{г}}}{{1 \, \text{г/моль}}} \approx 7,7 \, \text{моль}
\]

\textbf{Шаг 2: Определение наименьшего отношения}

Умножим количество молей углерода и водорода на общий множитель 13, чтобы получить целые числа:

\[
\text{Количество молей углерода (C)} = 7,69 \, \text{моль} \times 13 = 100 \, \text{моль}
\]

\[
\text{Количество молей водорода (H)} = 7,7 \, \text{моль} \times 13 = 100 \, \text{моль}
\]

Таким образом, наименьшее отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода составляет 100:100, что можно сократить до 1:1.

\textbf{Шаг 3: Определение эмпирической формулы}

Таким образом, эмпирическая формула этого вещества будет \(\text{CH}\).

\textbf{Шаг 4: Определение молекулярной формулы}

Наконец, определим молекулярную формулу, используя данные о плотности паров этого вещества. Плотность паров этого вещества равна 2,69 по сравнению с воздухом. Это означает, что молярная масса этого вещества в \(2,69\) раз больше, чем молярная масса воздуха (\(29 \, \text{г/моль}\)).

Молярная масса вещества можно определить, зная эмпирическую формулу (CH). Молярная масса остаётся неизвестной, поэтому обозначим её буквой \(M\).

Молярная масса вещества составляет \(2,69\) раз больше молярной массы воздуха (\(29 \, \text{г/моль}\)):

\[
M = 2,69 \cdot 29 \, \text{г/моль} \approx 78,01 \, \text{г/моль}
\]

Таким образом, молекулярная формула этого вещества - \( \text{C}_1\text{H}_1 \) или просто \( \text{CH} \).

Это подробное решение позволяет нам определить молекулярную формулу вещества, открытого Майклом Фарадеем в 1825 году, и исходя из данных о его составе и плотности паров.