Які алкан і скільки атомів буде у його формулі, якщо при термічному розкладі певної маси алкану утворюється 12 г сажі?

Ledyanaya_Dusha_2453

29

Щоб розв"язати цю задачу, ми повинні знати формули і кількості атомів для різних алканів.

Алкани - це насичені вуглеводні, які складаються тільки з вуглецю (C) і водню (H). Вони характеризуються загальною формулою CₙH₂ₙ₊₂, де "n" представляє кількість вуглецевих атомів у молекулі.

Тепер, враховуючи, що при термічному розкладі певної маси алкану утворюється 12 г сажі, ми можемо використати цю інформацію, щоб визначити формулу алкану і кількість атомів у ньому.

Зауважимо, що сажа утворюється лише зі вуглецю, тому всі атоми вуглецю, які були у алкані, входять до її формули.

1) Спочатку візьмемо мольну масу сажі, яка становить 12 г. Для атомарної маси вуглецю за даними періодичної таблиці, 12 г це маса одного моля вуглецю.

2) Тепер, за кількістю атомів вуглецю в одному молі алкану (CₙH₂ₙ₊₂), яка дорівнює "n", ми знаходимо кількість молей вуглецю у 12 г сажі.

3) За допомогою стехіометрії, ми знаходимо кількість молей алкану. Оскільки масові співвідношення у реакції 1:1 (12 г алкану = 12 г сажі), то кількість молей алкану дорівнює кількості молей сажі, яка визначена у попередньому кроці.

4) Нарешті, з кількості молей алкану, ми знаходимо кількість атомів у формулі алкану, використовуючи загальне співвідношення CₙH₂ₙ₊₂ і залежність від "n".

Окрім цього знайдемо за кількісними значеннями алканів.

| Алкан | Кількість атомів |
|-------|-----------------|
| Метан | 1 |
| Етан | 2 |
| Пропан| 3 |
| Бутан | 4 |
| Пентан| 5 |
| Гексан| 6 |
| Гептан| 7 |
| Октан | 8 |
| Нонан | 9 |
| Декан | 10 |

Тож перейдемо до розв"язання задачі:

1) Молекула сажі складається лише з вуглецю, що означає, що вона містить один алкан. Позначимо цей алкан як CₙH₂ₙ₊₂.

2) Маса одного моля вуглецю дорівнює 12 г. Знаючи, що ми маємо 12 г сажі, можемо визначити кількість молей вуглецю у сажі:

\[
\text{{Кількість молей вуглецю}} = \frac{{\text{{Маса вуглецю}}}}{{\text{{Молярна маса вуглецю}}}} = \frac{{12 \, \text{{г}}}}{{12 \, \text{{г/моль}}}} = 1 \, \text{{моль вуглецю}}
\]

3) Оскільки сажа утворюється з розкладу одного алкану, то ця кількість молей вуглецю дорівнює кількості молей алкану:

\[
\text{{Кількість молей алкану}} = 1 \, \text{{моль}}
\]

4) Тепер ми можемо використати загальну формулу алкану CₙH₂ₙ₊₂, де "n" - кількість вуглецевих атомів, щоб знайти кількість атомів у формулі алкану:

\[
\text{{Кількість атомів у формулі алкану}} = \text{{Кількість атомів вуглецю}} + \text{{Кількість атомів водню}} = n + (2n + 2)
\]

Підставимо значення "n" в формулу:

\[
\text{{Кількість атомів у формулі алкану}} = 1 + (2 \cdot 1 + 2) = 1 + 4 = 5
\]

Отже, у формулі даного алкану буде 5 атомів.