Относительная плотность паров углеводорода по кислороду равна 2,25. Массовая доля углерода в нем равна 83,33%. Выведите молекулярную формулу этого углеводорода.
Относительная плотность паров углеводорода по кислороду равна 2,25. Массовая доля углерода в нем равна 83,33%. Выведите молекулярную формулу этого углеводорода.
Для определения молекулярной формулы углеводорода нужно выполнить несколько шагов, используя заданные данные: относительную плотность паров по кислороду и массовую долю углерода.
Относительная плотность паров углеводорода по кислороду:
Относительная плотность (D) вещества по другому веществу определяется как отношение молекулярной массы (или молярной массы) одного вещества к молекулярной массе другого. В данном случае: [ D = \frac{M{\text{углеводорода}}}{M{\text{кислорода}}} = 2,25 ] Молярная масса кислорода (O₂) равна 32 г/моль. Следовательно, молярная масса углеводорода: [ M_{\text{углеводорода}} = 2,25 \times 32 = 72 \, \text{г/моль} ]
Массовая доля углерода:
Массовая доля углерода в углеводороде составляет 83,33%. Обозначим массовую долю углерода как (\omega_C): [ \omega_C = \frac{mC}{M{\text{углеводорода}}} = 0,8333 ] Следовательно, масса углерода в молекуле углеводорода: [ m_C = 0,8333 \times 72 = 60 \, \text{г} ] Поскольку молярная масса углерода (С) равна 12 г/моль, число атомов углерода (n_C) в молекуле: [ n_C = \frac{60}{12} = 5 ]
Определение числа атомов водорода:
Масса водорода в молекуле составляет оставшуюся часть: [ m_H = 72 - 60 = 12 \, \text{г} ] Молярная масса водорода (H) равна 1 г/моль, поэтому число атомов водорода (n_H): [ n_H = \frac{12}{1} = 12 ]
Таким образом, молекулярная формула углеводорода, содержащего 5 атомов углерода и 12 атомов водорода, будет (C5H{12}). Этот углеводород известен как пентан.
Для решения этой задачи нам необходимо воспользоваться формулой вычисления молекулярной массы углеводорода.
Относительная плотность паров углеводорода по кислороду равна 2,25, что означает, что молекулярная масса углеводорода в 2,25 раза больше молекулярной массы кислорода (по таблице Лошмидта молекулярная масса кислорода равна 16 г/моль).
Массовая доля углерода в углеводороде равна 83,33%, что означает, что массовая доля водорода составляет 100% - 83,33% = 16,67%.
Пусть молекулярная масса углеводорода равна Х г/моль. Тогда массовая доля углерода С составит 83,33% массы Х г/моль, а массовая доля водорода Н составит 16,67% массы Х г/моль.
Масса углерода = 0,8333 Х г/моль Масса водорода = 0,1667 Х г/моль
Для нахождения молекулярной массы углеводорода мы можем записать уравнение: 12 (0,8333 Х) + 1 (0,1667 Х) = Х * 2,25
Решив это уравнение, мы найдем молекулярную массу углеводорода. После этого можно определить молекулярную формулу углеводорода.
