Яка молекулярна формула речовини, яка утворилася під час спалювання вуглеводню масою 2,1 г, коли утворилося

Магический_Вихрь

12

Перед тем, как перейти к решению задачи, нам следует понять, как происходит процесс сгорания углеводородов. Во время сгорания углеводорода образуются два основных продукта: вода (Н₂О) и углекислый газ (CO₂).

Давайте определим количество углерода и водорода в исходном углеводороде и в получившейся воде и углекислом газе.

Масса углеводорода (СН₂) в начальном состоянии: 2,1 г
Масса углекислого газа (СО₂) после сгорания: 6,6 г
Масса воды (Н₂О) после сгорания: 2,7 г

Первым делом рассчитаем количество углерода в воде и углекислом газе.

Масса одного моля СО₂ составляет 44 г/моль, следовательно, количество молей СО₂ равно:
\[n_{CO_2} = \frac{{\text{масса СО_2}}}{\text{молярная масса СО_2}} = \frac{{6,6\ г}}{{44\ г/моль}}\]

Аналогично, масса одного моля Н₂О составляет 18 г/моль. Количество молей Н₂О равно:
\[n_{H_2O} = \frac{{\text{масса Н_2O}}}{\text{молярная масса Н_2O}} = \frac{{2,7\ г}}{{18\ г/моль}}\]

Теперь, исходя из сбалансированного уравнения реакции горения углеводорода:
\[СН_2 + \frac{3}{2}O_2 → СО_2 + Н_2O\]

Мы видим, что в каждом углеводороде содержится один атом углерода и два атома водорода. Это означает, что количество молей углерода равно количеству молей водорода.

Теперь мы можем установить соотношение между количеством молей углерода и водорода. Поскольку \(n_{C} = n_{H}\), у нас будет:
\[n_{C} = n_{H} = \min(n_{CO_2}, n_{H_2O})\]

Таким образом, мы можем сказать, что количество молей углерода и водорода равны 2,7 г / 18 г/моль, так как это минимальное значение между \(n_{CO_2}\) и \(n_{H_2O}\), потому что у нас меньше воды.

Подставив значения, получим:
\[n_C = n_H = \frac{{2,7\ г}}{{18\ г/моль}}\]

Теперь мы можем рассчитать молекулярную формулу используя молярные массы углерода и водорода.

Масса одного моля углерода (С) составляет 12 г/моль, а масса одного моля водорода (Н) составляет 1 г/моль.

Молярная масса исходного углеводорода будет равна:
\[M_{\text{углеводорода}} = (\text{молекулярная масса С}) \cdot n_C + (\text{молекулярная масса Н}) \cdot n_H\]

Подставим значения \(n_C\) и \(n_H\):
\[M_{\text{углеводорода}} = (12\ г/моль) \cdot \frac{{2,7\ г}}{{18\ г/моль}} + (1\ г/моль) \cdot \frac{{2,7\ г}}{{18\ г/моль}}\]

Теперь нам нужно найти какому углеводороду соответствует данная масса. Выберем углеводородные соединения и найдем их молярную массу. Некоторые из них могут быть подходящими кандидатами, как, например, метан (СН₄), этан (С₂Н₆), пропан (С₃Н₈) или бутан (С₄Н₁₀).

Найдем молярную массу каждого углеводорода и сравним с рассчитанной молярной массой углеводорода.

Молярная масса метана (СН₄) составляет 16 г/моль.
Молярная масса этана (С₂Н₆) составляет 30 г/моль.
Молярная масса пропана (С₃Н₈) составляет 44 г/моль.
Молярная масса бутана (С₄Н₁₀) составляет 58 г/моль.

Итак, рассчитаем молярную массу углеводорода для каждого кандидата:

Molar mass of methane (CH₄): \(M_{\text{метана}} = (12\ г/моль) + (4\ г/моль) = 16\ г/моль\)
Molar mass of ethane (C₂H₆): \(M_{\text{этана}} = (2 \cdot 12\ г/моль) + (6\ г/моль) = 30\ г/моль\)
Molar mass of propane (C₃H₈): \(M_{\text{пропана}} = (3 \cdot 12\ г/моль) + (8\ г/моль) = 44\ г/моль\)
Molar mass of butane (C₄H₁₀): \(M_{\text{бутана}} = (4 \cdot 12\ г/моль) + (10\ г/моль) = 58\ г/моль\)

Сравнивая рассчитанную молярную массу углеводорода с молярными массами кандидатов, мы видим, что ближайшее значение к 30 г/моль - это молекулярная масса этана (C₂H₆).

Таким образом, молекулярная формула рассматриваемой реакцией углеводорода - это C₂H₆, или этан. Надеюсь, что данное подробное объяснение помогло вам понять основы органической химии и решить данную задачу! Если у вас остались вопросы, не стесняйтесь задавать их! Желаю успехов в учебе!