Яким буде молекулярна формула вуглеводню, якщо під час його згоряння утворилося 11 г вуглекислого газу та 5,4 г води

Янгол

69

Для решения данной задачи нам потребуется использовать знания о реакциях сгорания углеводородов. Углеводороды состоят из атомов углерода, водорода и иногда кислорода. В процессе сгорания углеводорода он реагирует с кислородом из воздуха, образуя углекислый газ и воду.

Чтобы найти молекулярную формулу данного углеводорода, нам нужно определить количество атомов углерода, водорода и кислорода в реакции. Затем мы сможем установить соотношение между числом атомов этих элементов в молекуле углеводорода.

Из условия задачи мы знаем следующую информацию:

- Образовалось 11 г вуглекислого газа. Вуглекислый газ (СО₂) состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.
- Образовалось 5,4 г воды. Молекула воды (Н₂О) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
- Реакция сгорания углеводорода прошла с объемом 0,05 моль.

Теперь давайте рассмотрим решение этой задачи:

1. Рассчитаем количество молекул углекислого газа, используя молярную массу СО₂. Молярная масса СО₂ равна 44 г/моль (12 г/моль для углерода + 2 * 16 г/моль для кислорода). Количество молекул углекислого газа можно найти, разделив массу на молярную массу:

\[
\text{молекулы СО}_2 = \frac{{m_{\text{СО}_2}}}{{M_{\text{СО}_2}}} = \frac{{11 \, \text{г}}}{{44 \, \text{г/моль}}} = \frac{{0,25 \, \text{моль СО}_2}}{{1 \, \text{моль СО}_2}} = 0,25 \, \text{моль СО}_2
\]

2. Теперь рассчитаем количество молекул воды, используя молярную массу Н₂О. Молярная масса Н₂О равна 18 г/моль (2 * 1 г/моль для водорода + 16 г/моль для кислорода). Количество молекул воды рассчитывается по аналогии с расчетом количества молекул углекислого газа:

\[
\text{молекулы Н}_2\text{О} = \frac{{m_{\text{Н}_2\text{О}}}}{{M_{\text{Н}_2\text{О}}}} = \frac{{5,4 \, \text{г}}}{{18 \, \text{г/моль}}} = \frac{{0,3 \, \text{моль Н}_2\text{О}}}{{1 \, \text{моль Н}_2\text{О}}} = 0,3 \, \text{моль Н}_2\text{О}
\]

3. Теперь сравним количество атомов углерода и водорода в реакции. Для этого разделим количество атомов водорода на 2, так как водный пар состоит из двух атомов водорода:

\[
\frac{{0,3 \, \text{моль Н}_2\text{О}}}{{2}} = 0,15 \, \text{моль водорода}
\]

Таким образом, в реакции участвует 0,15 моль водорода.

4. Расчет количества атомов углерода. Учитывая, что водный пар образуется из двух молей водорода, количество молей углерода должно быть равно половине количества молей водорода:

\[
\frac{{0,15 \, \text{моль водорода}}}{{2}} = 0,075 \, \text{моль углерода}
\]

5. Итак, мы получили количество атомов углерода, равное 0,075 моль, и количество атомов водорода, равное 0,15 моль. Чтобы определить молекулярную формулу углеводорода, делим количество атомов каждого элемента на наименьшее из них (0,075):

\[
\text{Молекулярная формула углеводорода} = \frac{{0,075 \, \text{моль углерода}}}{{0,075 \, \text{моль}}} : \frac{{0,15 \, \text{моль водорода}}}{{0,075 \, \text{моль}}} = \text{CH}_2
\]

Итак, молекулярная формула данного углеводорода есть CH₂.