Найдите химическую формулу углеводорода, если при горении 2,2 г углеводорода было получено 3,36 л CO2 и 3,6 г воды

Hrustal

26

Шаг 1: Получение мольного соотношения между углеводородом и CO2

Сначала нам нужно найти количество молей CO2, произведенных при горении данного углеводорода.
Для этого воспользуемся давним другом - уравнением реакции горения углеводорода:

\( C_xH_y + \frac{{x + y/4}}{{4}}O_2 -> xCO_2 + \frac{{y/2}}{{4}}H_2O \)

Следуя этому уравнению, мы видим, что коэффициент при CO2 равен x, то есть, количество молей CO2 будет равно количеству молей углеводорода в исходном уравнении. Мы воспользуемся этим фактом, чтобы найти количество молей CO2, используя полученные данные.

Масса CO2, полученная при горении углеводорода, составляет 3,36 г. Однако нам необходимо перевести это значение в моли, используя молярную массу CO2.

Молярная масса CO2: 12,01 г/моль (масса атома углерода) + 2 * 16,00 г/моль (масса атомов кислорода) = 44,01 г/моль

Теперь мы можем найти количество молей CO2 следующим образом:

Количество молей CO2 = Масса CO2 / Молярная масса CO2

Подставляя значения, получаем:

Количество молей CO2 = 3,36 г / 44,01 г/моль = 0,0762 моль

Шаг 2: Нахождение количества молей углеводорода

Так как количество молей CO2 равно количеству молей углеводорода, мы можем сказать, что количество молей углеводорода также равно 0,0762 моль.

Шаг 3: Расчет массы углеводорода

Масса углеводорода равна массе, указанной в задаче, то есть 2,2 г.

Шаг 4: Нахождение молярной массы углеводорода

Молярная масса углеводорода будет равна:

Молярная масса углеводорода = Масса углеводорода / Количество молей углеводорода

Подставляя значения, получаем:

Молярная масса углеводорода = 2,2 г / 0,0762 моль = 28,9 г/моль

Шаг 5: Нахождение химической формулы углеводорода

Мы знаем, что одно моль вещества содержит Avogadro"s number частиц. Таким образом, количество частиц углеводорода будет равно количеству молей, умноженному на Avogadro"s number.

Количество частиц углеводорода = Количество молей углеводорода * Avogadro"s number

Avogadro"s number = 6,022 * 10^23 частиц/моль

Подставляя значения, получаем:

Количество частиц углеводорода = 0,0762 моль * 6,022 * 10^23 частиц/моль = 4,59 * 10^22 частиц

Итак, количество частиц углеводорода равно 4,59 * 10^22. Так как углеводород составляется из атомов углерода и водорода, его молярная масса должна быть равной сумме масс атомов этих элементов.

Теперь, зная, что масса углеводорода равна 28,9 г/моль, мы можем вывести химическую формулу, разделив массу на массу одной частицы углеводорода.

Масса одной частицы углеводорода (C_xH_y) = 28,9 г/моль / (количество частиц углеводорода)

Подставляя значения, получаем:

Масса одной частицы углеводорода = 28,9 г/моль / (4,59 * 10^22 частиц) = 6,29 * 10^-22 г/частица

Таким образом, химическая формула углеводорода будет \(C_xH_y\), где x и y - целые числа, соответствующие количеству атомов углерода и водорода соответственно. Для нахождения конкретных значений x и y нам необходимо сравнить массу одной частицы углеводорода с массой атомов углерода и водорода.

Молярная масса атома углерода: 12,01 г/моль
Молярная масса атома водорода: 1,01 г/моль

Поделим массу одной частицы углеводорода на массу атома углерода и водорода, чтобы получить значения x и y:

\((6,29 * 10^-22 г/частица) / (12,01 г/моль) ≈ 5,234 * 10^-23 моль/частица\) для атомов углерода

\((6,29 * 10^-22 г/частица) / (1,01 г/моль) ≈ 6,23 * 10^-22 моль/частица\) для атомов водорода

Теперь, приводя значения к ближайшим целым числам, мы можем записать химическую формулу углеводорода:
\(C_5H_6\)

Итак, химическая формула углеводорода, который горел и породил 3,36 л CO2 и 3,6 г воды, будет \(C_5H_6\).