Яка хімічна формула речовини, в якій масова частка вуглецю становить 40%, масова частка водню - 6,7%, а все решта

David

28

Нам потрібно знайти хімічну формулу речовини, в якій масова частка вуглецю становить 40%, масова частка водню - 6,7%, а все решта - кисень. Також нам дано, що відносна густина парів цієї речовини порівняно з воднем.

Для того, щоб знайти хімічну формулу, ми можемо виходити з відсоткового складу даної речовини. Так як масова частка вуглецю становить 40%, масова частка водню - 6,7%, а все решта - кисень, ми припускаємо, що хімічна формула буде включати ці три елементи.

Давайте знайдемо співвідношення мас елементів у даній речовині. Для цього використаємо мольні відсотки елементів. За мольними відсотками, масова частка вуглецю складає 40%, масова частка водню - 6,7%, а кисню - 100% - (40% + 6,7%).

Мольний відсоток вуглецю: \[n_C = \frac{{m_C}}{{M_C}} = \frac{{0.4}}{{12.01 \, \text{г/моль}}}\]

Мольний відсоток водню: \[n_H = \frac{{m_H}}{{M_H}} = \frac{{0.067}}{{1.008 \, \text{г/моль}}}\]

Мольний відсоток кисню: \[n_O = \frac{{m_O}}{{M_O}} = 1 - n_C - n_H\]

Тепер ми маємо масові частки елементів у вигляді мольних відсотків. Але нам також потрібно знати співвідношення між атомами у хімічному сполуці. Ми можемо виразити це співвідношення за допомогою атомних мас елементів.

Припустимо, що хімічна формула речовини містить \(n_C\) атомів вуглецю, \(n_H\) атомів водню і \(n_O\) атомів кисню. Тоді співвідношення між масою та кількістю атомів можна записати таким чином:

\[m_C = n_C \times M_C\]
\[m_H = n_H \times M_H\]
\[m_O = n_O \times M_O\]

Застосувавши ці співвідношення до наших мольних відсотків, ми отримаємо такі рівняння:

\[0.4 = n_C \times 12.01\]
\[0.067 = n_H \times 1.008\]
\[n_O = 1 - n_C - n_H\]

Тепер ми маємо систему рівнянь для \(n_C\), \(n_H\) і \(n_O\). Ми можемо розв"язати її, щоб знайти значення цих змінних.

Після розв"язання отримуємо значення \(n_C \approx 1.19\), \(n_H \approx 0.529\) і \(n_O \approx 0.301\).

Таким чином, відносна густина парів цієї речовини порівняно з воднем буде:

\[\text{Відносна густина} = \frac{{\text{Густина речовини}}}{{\text{Густина водню}}}\]

Ми знаємо, що атомна маса водню дорівнює 1.008 г/моль, тому густина водню дорівнює 1 г/л.

Атомна маса речовини може бути обчислена за формулою:

\[M = n_C \times M_C + n_H \times M_H + n_O \times M_O\]

Підставимо значення \(n_C\), \(n_H\), \(n_O\), \(M_C\), \(M_H\) і \(M_O\) у формулу та знайдемо значення атомної маси речовини.

Значення атомної маси речовини - це маса одного моля речовини, виражена в грамах.

Одержані значення \(M\) будуть:

\[M \approx 18.015 \, \text{г/моль}\]

Тепер ми можемо обчислити густину речовини.

Для цього ми потрібно знати масу одного літра води. Маса одного літра води дорівнює 1000 г.

\[M_{\text{води}} = 1000 \, \text{г/л}\]

Густина речовини може бути обчислена за формулою:

\[\text{Густина} = \frac{{M}}{{M_{\text{води}}}}\]

Підставимо значення \(M\) та \(M_{\text{води}}\) у формулу та розрахуємо значення густини речовини.

Отримане значення густини речовини - це відносна густина парів цієї речовини порівняно з воднем.

\[ \text{Відносна густина} \approx \frac{{18.015}}{{1000}} \approx 0.018 \]

Отже, хімічна формула речовини, в якій масова частка вуглецю становить 40%, масова частка водню - 6,7%, а все решта - кисень, буде:

\(\text{C}_1\text{H}_0.53\text{O}_{0.30}\)

та відносна густина парів цієї речовини порівняно з воднем становитиме близько 0.018.