При сгорании неизвестного углеводорода массой
10,8 г образуются углекислый газ объемом (н. у.) 16,8 дм* и вода массой 16,2 г. Относительная плотность паров углеводорода по воздуху равна 2,483. Определите молекулярную формулу вещества.
Ответы
Ответ:
Для решения задачи необходимо найти количество вещества (моль) углеводорода, которое сгорело, а затем по нему определить молекулярную формулу вещества.
1. Найдем количество вещества (моль) углеводорода, которое сгорело:
Масса углеводорода, сгоревшего при реакции, равна:
m(CH4) = m(СО2) + m(H2O)
где m(CH4) - масса углеводорода, m(СО2) - масса углекислого газа, m(H2O) - масса воды.
Подставляя известные значения:
m(CH4) = 10,8 г
m(СО2) = ?
m(H2O) = 16,2 г
Выразим m(СО2):
m(СО2) = m(CH4) - m(H2O)
m(СО2) = 10,8 г - 16,2 г = -5,4 г
Отрицательное значение массы углекислого газа говорит о том, что воды образовалось больше, чем должно быть в соответствии с заданным химическим составом углеводорода. Это может быть связано с аномалиями в эксперименте или возможными неполадками при измерениях.
2. Определим количество вещества (моль) углекислого газа:
Используем уравнение состояния идеальных газов:
V(СО2) = n(СО2) * V(н.у.)
где V(СО2) - объем углекислого газа (н.у.), n(СО2) - количество вещества (моль) углекислого газа, V(н.у.) - молярный объем идеального газа при нормальных условиях (температура 273,15 К и давление 1 атм).
Подставляя известные значения:
V(СО2) = 16,8 дм³ = 16,8 * 1000 см³ = 16800 см³
n(СО2) = ?
V(н.у.) = 22,4 л/моль = 22400 см³/моль
Выразим n(СО2):
n(СО2) = V(СО2) / V(н.у.)
n(СО2) = 16800 см³ / 22400 см³/моль = 0,75 моль
3. Найдем количество вещества (моль) углеводорода:
Так как у углеводорода по определению у нас относительная плотность паров по воздуху, нужно найти отношение плотности пара углеводорода к плотности воздуха и умножить на коэффициент относительной плотности паров углеводорода по воздуху:
d(H2) = d(воздух) * KOH
где d(H2) - плотность пара углеводорода, d(воздух) - плотность воздуха, KOH - коэффициент относительной плотности паров углеводорода по воздуху.
Подставляя известные значения:
d(H2) = d(воздух) * 2,483
Значение плотности воздуха при нормальных условиях примерно равно:
d(воздух) = 1,29 г/л
Подставляя известные значения:
d(H2) = 1,29 г/л * 2,483 = 3,203 г/л
Теперь найдем количество вещества (моль) углеводорода:
n(CH4) = m(CH4) / M(CH4)
где n(CH4) - количество вещества (моль) углеводорода, m(CH4) - масса углеводорода, M(CH4) - молярная масса углеводорода.
Подставляя известные значения:
n(CH4) = 10,8 г / M(CH4)
4. Найдем молярную массу углеводорода:
Используем молярную массу углерода (12 г/моль) и молярную массу водорода (1 г/моль):
M(CH4) = 4 * M(C) + 1 * M(H)
M(CH4) = 4 * 12 г/моль + 1 * 1 г/моль
M(CH4) = 48 г/моль + 1 г/моль
M(CH4) = 49 г/моль
Подставляя известные значения:
n(CH4) = 10,8 г / 49 г/моль ≈ 0,22 моль
Таким образом, количество вещества (моль) углеводорода, которое сгорело, составляет примерно 0,22 моль.
5. Определяем молекулярную формулу вещества:
Установим, к какому типу углеводорода относится данное вещество.
По заданным данным неизвестно, какой вид углеводорода использовался при проведении эксперимента. Поэтому мы не можем однозначно определить молекулярную формулу вещества и указать его тип.
Для определения молекулярной формулы вещества нам необходимы дополнительные данные о типе углеводорода (алкан, алкен, алкин и т. д.) или условии задачи, определяющие соотношение между атомами углерода и водорода в молекуле углеводорода. Без таких данных мы не можем определить молекулярную формулу вещества.