Яка молекулярна формула цього вуглеводню, якщо при його спалюванні масою 4.4 г отримали 13.2 г вуглекислого газу

Vladimir

27

Для того, чтобы определить молекулярную формулу данного вуглеводорода, нам нужно проанализировать результаты его сгорания и определить соотношение атомов.

Сначала найдем количество молекул вуглекислого газа, которое образовалось при сгорании вуглеводорода. Молярная масса \(CO_2\) равна 44 г/моль, поэтому масса 13.2 г вуглекислого газа соответствует:

\[
n_{CO_2} = \frac{{13.2\ г}}{{44\ г/моль}} = 0.3\ моль
\]

Затем найдем количество молекул воды, образовавшейся при сгорании вуглеводорода. Молярная масса \(H_2O\) равна 18 г/моль, поэтому масса 7.2 г воды соответствует:

\[
n_{H_2O} = \frac{{7.2\ г}}{{18\ г/моль}} = 0.4\ моль
\]

Далее рассмотрим относительную плотность паров вуглеводорода относительно воздуха. Относительная плотность равна отношению плотности паров вуглеводорода к плотности воздуха. Зная, что плотность воздуха примерно равна 1.29 г/л, а относительная плотность паров вуглеводорода равна 1.517, мы можем выразить плотность паров вуглеводорода следующим образом:

\[
\text{{Плотность паров вуглеводорода}} = 1.517 \times \text{{Плотность воздуха}} = 1.517 \times 1.29 = 1.964\ г/л
\]

Следующим шагом будет расчет молярной массы вуглеводорода, используя полученное значение плотности паров. Плотность вещества связана с его молярной массой через следующее уравнение:

\[
\text{{Плотность вещества}} = \frac{{\text{{молярная масса}}}}{{\text{{молярный объем}}}}
\]

Молярный объем газа при нормальных условиях равен 22.4 л/моль. Молярная масса вуглеводорода обозначается как \(M\):

\[
1.964\ г/л = \frac{{M}}{{22.4\ л/моль}}
\]

Решая уравнение относительно \(M\), получаем:

\[
M = 1.964\ г/л \times 22.4\ л/моль = 43.86\ г/моль
\]

Теперь мы можем перейти к определению молекулярной формулы вуглеводорода. Предположим, что формула вуглеводорода имеет вид \(C_xH_y\) (где \(x\) и \(y\) - целые числа).

Молярная масса \(C_xH_y\) вычисляется следующим образом:

\[
\text{{Молярная масса}} = x \times \text{{молярная масса углерода}} + y \times \text{{молярная масса водорода}}
\]

Молярная масса углерода равна приблизительно \(12\ г/моль\), а молярная масса водорода равна приблизительно \(1\ г/моль\). Подставляя эти значения в уравнение, получаем:

\[
43.86\ г/моль = x \times 12\ г/моль + y \times 1\ г/моль
\]

Теперь нам нужно проанализировать соотношение атомов углерода и водорода в вуглеводороде. Сравнивая атомы углерода в \(CO_2\) и атомы углерода в вуглеводороде \(C_xH_y\), мы видим, что количество атомов углерода в \(CO_2\) равно \(x\), а количество молекул \(CO_2\) равно \(0.3\ моль\). Таким образом, количество атомов углерода в \(C_xH_y\) равно \(x \times 0.3\).

Аналогично, количество атомов водорода в \(H_2O\) равно \(2y\), а количество молекул \(H_2O\) равно \(0.4\ моль\). Таким образом, количество атомов водорода в \(C_xH_y\) равно \(2y \times 0.4\).

Получаем следующие уравнения:

\[
x \times 0.3 = 1
\]
\[
2y \times 0.4 = 2
\]

Решая эти уравнения, получаем, что \(x = 3\) и \(y = 5\).

Итак, молекулярная формула данного вуглеводорода - \(C_3H_5\).