При сгорании 7,2 г вещества образовалось 11,2 л углекислого газа и 10,8 г воды. Определите формулу вещества, если плотность его паров по водороду равна 36.
При сгорании 7,2 г вещества образовалось 11,2 л углекислого газа и 10,8 г воды. Определите формулу вещества, если плотность его паров по водороду равна 36.
Для определения формулы вещества начнем с анализа продуктов сгорания.
Расчет молярной массы вещества: Плотность паров вещества по водороду равна 36. Это означает, что молярная масса этого вещества в 36 раз больше молярной массы водорода (H₂), молярная масса которого составляет приблизительно 2 г/моль. Таким образом, молярная масса вещества равна ( 36 \times 2 = 72 ) г/моль.
Определение количества молей углекислого газа и воды: Объем углекислого газа (CO₂) составляет 11,2 л. При стандартных условиях (0°C и 1 атм) один моль идеального газа занимает 22,4 л. Следовательно, количество молей CO₂ равно ( \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5 ) моля. Масса воды составляет 10,8 г. Молярная масса воды (H₂O) равна 18 г/моль, следовательно, количество молей воды равно ( \frac{10,8 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,6 ) моля.
Определение состава вещества: Из 0,5 молей CO₂ получаем 0,5 молей углерода. Из 0,6 молей H₂O получаем 1,2 моля водорода. Кислород в веществе мог происходить как из самого вещества, так и из воздуха в процессе сгорания. Однако, мы можем вычислить количество кислорода, входившего в состав исходного вещества, путем вычитания количества кислорода, использованного для образования воды и углекислого газа, из общей массы кислорода. Масса кислорода в CO₂ равна ( 0,5 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} = 16 ) г, а в H₂O - ( 0,6 \text{ моль} \times 16 \text{ г/моль} = 9,6 ) г. Так как весь кислород поступил из воздуха, кислород в составе вещества не учитываем.
Составление формулы вещества: Так как у нас есть 0,5 моля углерода и 1,2 моля водорода, и масса вещества равна 72 г/моль, предположим, что вещество состоит из углерода и водорода. На каждый атом углерода приходится примерно 2,4 атома водорода. Поэтому простейшая формула вещества может быть ( \text{C}1\text{H}{2.4} ), но так как индексы должны быть целыми числами, умножим их на 5 для получения ближайших целых значений: ( \text{C}5\text{H}{12} ) (пентан).
Таким образом, формула вещества, вероятно, ( \text{C}5\text{H}{12} ), что соответствует молярной массе 72 г/моль.
Формула вещества - C3H8 (пропан)
Для решения данной задачи нам необходимо определить мольную массу вещества, затем найти количество молей данного вещества, и, наконец, определить его формулу.
Найдем количество молей углекислого газа (CO2) и воды (H2O), используя данные о объеме и массе данных веществ: Масса CO2 = 11,2 л * (44,01 г/л) = 492,6 г Масса H2O = 10,8 г Теперь найдем количество молей каждого вещества: n(CO2) = 492,6 г / 44,01 г/моль = 11,2 моль n(H2O) = 10,8 г / 18,02 г/моль = 0,6 моль
Теперь определим количество молей углерода (C) и водорода (H) в исходном веществе: В одной молекуле CO2 содержится 1 атом углерода, а в одной молекуле H2O содержится 2 атома водорода. Таким образом, количество атомов углерода = 11,2 моль Количество атомов водорода = 0,6 моль * 2 = 1,2 моль
Теперь найдем отношение количества атомов углерода к количеству атомов водорода: 11,2 моль C / 1,2 моль H = 9,33 Это означает, что соотношение атомов углерода к атомам водорода в молекуле вещества равно 9,33.
Теперь учитывая, что плотность паров данного вещества по водороду равна 36, мы можем предположить, что молекула состоит из 9 атомов углерода и 1 атома водорода. Это соответствует формуле C9H.
Таким образом, формула вещества, сгорание которого привело к образованию 11,2 л углекислого газа и 10,8 г воды, при условии плотности паров по водороду равной 36, будет C9H.
