При сжигании углеводорода объемом 2,24 л получили 13,2 г оксида углерода (IV) и 7,2 г воды. Относительная...

Молекулярная формула углеводорода - C4H8.

Для начала определим количество молей каждого из продуктов сгорания углеводорода.

1. Для оксида углерода (IV) (CO2): m(CO2) = 13,2 г M(CO2) = 44 г/моль (молярная масса CO2) n(CO2) = m(CO2) / M(CO2) = 13,2 г / 44 г/моль ≈ 0,3 моль

2. Для воды (H2O): m(H2O) = 7,2 г M(H2O) = 18 г/моль (молярная масса H2O) n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 7,2 г / 18 г/моль = 0,4 моль

Теперь рассмотрим уравнение сгорания углеводорода:

CₓHᵧ + zO₂ → aCO₂ + bH₂O

Где a, b, z - коэффициенты в уравнении реакции, x, y - количество атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода соответственно.

С учетом того, что масса углерода в 1 моле CO2 равна массе углерода в молекуле углеводорода, а масса водорода в 1 моле H2O равна массе водорода в молекуле углеводорода, составим систему уравнений:

a = 0,3 b = 2 * 0,4 = 0,8 x + 2y = 0,3 x + y = 0,8

Решив эту систему уравнений, найдем, что x = 0,2, y = 0,6.

Таким образом, молекулярная формула углеводорода C0.2H0.6 или CH3.

Для решения задачи начнём с анализа данных и последовательных шагов вычислений.

1. Расчёт молярной массы углеводорода: Относительная плотность углеводорода по водороду (H₂, молекулярная масса = 2 г/моль) равна 22. Следовательно, молярная масса углеводорода: [ M = 22 \times 2 \, \text{г/моль} = 44 \, \text{г/моль} ]

2. Определение количества вещества углеводорода: Исходный объем углеводорода 2,24 л под стандартными условиями (0°C и 1 атм), где 1 моль любого газа занимает 22,4 л. Следовательно, количество молей углеводорода: [ n = \frac{2,24 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,1 \, \text{моль} ]

3. Расчёт массы углеводорода: [ m = n \times M = 0,1 \, \text{моль} \times 44 \, \text{г/моль} = 4,4 \, \text{г} ]

4. Анализ продуктов сгорания:

   • CO₂ (оксид углерода (IV)): Масса CO₂ = 13,2 г, молярная масса CO₂ = 44 г/моль. Количество молей CO₂: [ n_{CO_2} = \frac{13,2 \, \text{г}}{44 \, \text{г/моль}} = 0,3 \, \text{моль} ]
   • H₂O (вода): Масса H₂O = 7,2 г, молярная масса H₂O = 18 г/моль. Количество молей H₂O: [ n_{H_2O} = \frac{7,2 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} = 0,4 \, \text{моль} ]

5. Составление уравнения сгорания и определение формулы углеводорода: Углеводород состоит из углерода (C) и водорода (H). При сгорании углеводорода образовалось 0,3 моль CO₂, что означает, что в углеводороде было 0,3 моль атомов углерода. Из 0,4 моля H₂O следует, что в углеводороде было 0,8 моль атомов водорода (поскольку в одной молекуле воды два атома водорода).

   Молекулярная формула углеводорода может быть выведена как CₙH₂ₙ, где n - количество молей углерода (или, в данном случае, молярное соотношение C:H в углеводороде). 0,3 моль C и 0,8 моль H указывают на соотношение C:H как 3:8, что некорректно для углеводорода.

   Подправим расчёт, учитывая, что молекула углеводорода должна быть CₙH₂ₙ:

   • Молекулярная масса C₃H₆ (пропен) составляет (3 \times 12 + 6 \times 1 = 42 \, \text{г/моль}), что близко к рассчитанной молярной массе 44 г/моль.

6. Вывод: С учётом данных и расчётов, можно предположить, что молекулярная формула углеводорода - C₃H₆ (пропен).