Массовая доля углерода в углеводороде равна 83,3%. Его плотность по воздуху составляет 2,5.Определите,...

Для решения задачи необходимо определить молекулярную формулу углеводорода, учитывая его массовую долю углерода и плотность по воздуху.

1. Массовая доля углерода: Дано, что массовая доля углерода (C) составляет 83,3%. Это означает, что на 100 граммов вещества приходится 83,3 грамма углерода и 16,7 грамма водорода (H).

2. Эмпирическая формула: Рассчитаем отношение количества атомов углерода к водороду в углеводороде.

   • Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль.
   • Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль.

   Количество моль углерода: [ \frac{83.3 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 6.94 \text{ моль} ]

   Количество моль водорода: [ \frac{16.7 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 16.7 \text{ моль} ]

   Отношение моль углерода к водороду: [ \frac{6.94}{6.94} : \frac{16.7}{6.94} \approx 1 : 2.41 ]

   Это отношение близко к 1:2.4, что предполагает возможную формулу (C_3H_7). Однако, для точной формулы нужно учитывать целые числа, поэтому округлим значение.

3. Молекулярная формула: Теперь воспользуемся данными о плотности углеводорода по воздуху. Плотность по воздуху равна 2.5. Плотность газа по воздуху определяется как отношение молекулярной массы газа к молекулярной массе воздуха (приблизительно 29 г/моль).

   [ \text{Молекулярная масса газа} = 2.5 \times 29 \text{ г/моль} = 72.5 \text{ г/моль} ]

   Рассмотрим углеводороды с предполагаемой молекулярной массой около 72.5 г/моль.

   • Пропан ((C_3H_8)): (3 \times 12 + 8 \times 1 = 36 + 8 = 44 \text{ г/моль})
   • Бутан ((C4H{10})): (4 \times 12 + 10 \times 1 = 48 + 10 = 58 \text{ г/моль})
   • Пентан ((C5H{12})): (5 \times 12 + 12 \times 1 = 60 + 12 = 72 \text{ г/моль})

   Самый близкий к 72.5 г/моль – это пентан ((C5H{12})).

4. Проверка массовой доли углерода: Рассчитаем массовую долю углерода в пентане: [ \frac{5 \times 12}{72} \times 100\% = \frac{60}{72} \times 100\% \approx 83.3\% ]

Это соответствует условию задачи.

Таким образом, углеводород, соответствующий условию задачи, это пентан ((C5H{12})).

Для определения углеводородов, которые соответствуют условию задачи, необходимо воспользоваться формулой для расчета массовой доли элемента в соединении: Массовая доля элемента = (Масса элемента / Молярная масса соединения) * 100%

Учитывая, что массовая доля углерода в углеводороде равна 83,3%, можно составить уравнение: (12 / Молярная масса углеводорода) * 100% = 83,3%

Отсюда можно найти молярную массу углеводорода: (12 / Массовая доля углерода) 100% = Молярная масса углеводорода (12 / 83,3) 100% ≈ 14,4 г/моль

Теперь необходимо определить, какие углеводороды имеют молярную массу около 14,4 г/моль и плотность по воздуху 2,5. Наиболее вероятным вариантом будет метан (CH4), так как его молярная масса 16 г/моль (близка к 14,4 г/моль) и плотность по воздуху составляет примерно 0,55, что также соответствует условию задачи.