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.