Для того чтобы определить молекулярную формулу углеводорода, начнем с анализа данных, которые у нас есть.
Дано:
- Масса углеводорода (m углеводорода) = 3,6 г
- Масса углекислого газа (m CO₂) = 11 г
- Масса воды (m H₂O) = 5,4 г
- Относительная плотность углеводорода по водороду (D) = 36
Найдем количество вещества CO₂ и H₂O:
- Молярная масса CO₂ = 12 + 16*2 = 44 г/моль
- Молярная масса H₂O = 2*1 + 16 = 18 г/моль
Количество вещества CO₂:
[ n{CO₂} = \frac{m{CO₂}}{M_{CO₂}} = \frac{11\, \text{г}}{44\, \text{г/моль}} = 0,25\, \text{моль} ]
Количество вещества H₂O:
[ n{H₂O} = \frac{m{H₂O}}{M_{H₂O}} = \frac{5,4\, \text{г}}{18\, \text{г/моль}} = 0,3\, \text{моль} ]
- Определим количество атомов углерода и водорода, образовавшихся при сгорании углеводорода:
Количество атомов углерода (C):
[ n{C} = n{CO₂} = 0,25\, \text{моль} ]
Количество атомов водорода (H):
[ n{H} = 2 \cdot n{H₂O} = 2 \cdot 0,3\, \text{моль} = 0,6\, \text{моль} ]
- Найдем массы углерода и водорода в углеводороде:
Масса углерода:
[ m{C} = n{C} \cdot M_{C} = 0,25\, \text{моль} \cdot 12\, \text{г/моль} = 3\, \text{г} ]
Масса водорода:
[ m{H} = n{H} \cdot M_{H} = 0,6\, \text{моль} \cdot 1\, \text{г/моль} = 0,6\, \text{г} ]
- Определим массу кислорода в углеводороде (если таковой имеется):
[ m{O} = m{углеводорода} - (m{C} + m{H}) = 3,6\, \text{г} - (3\, \text{г} + 0,6\, \text{г}) = 0\, \text{г} ]
Таким образом, кислорода в углеводороде нет.
- Определим эмпирическую формулу углеводорода:
Соотношение количества атомов углерода и водорода:
[ \text{C} : \text{H} = \frac{0,25\, \text{моль}}{0,25\, \text{моль}} : \frac{0,6\, \text{моль}}{0,25\, \text{моль}} = 1 : 2,4 ]
Чтобы получить целые числа, умножим на 5:
[ \text{C} : \text{H} = 5 : 12 ]
Таким образом, эмпирическая формула углеводорода будет ( C5H{12} ).
- Проверим соответствие молекулярной формулы:
Относительная молекулярная масса углеводорода:
[ M_{углеводорода} = 5 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 60 ]
Относительная плотность по водороду:
[ D = \frac{M_{углеводорода}}{2} = \frac{60}{2} = 30 ]
Однако, нам дана относительная плотность по водороду равная 36, что говорит о том, что эмпирическая формула должна быть умножена на 2:
[ 36 \cdot 2 = 72 ]
Таким образом, молекулярная формула:
[ C{10}H{24} ]