выведите формулу органического вещества если при сгорании его массой 13,8, получен оксид углерода (4) массой 26,4 и вода массой 16,2. Плотность паров вещества по воздуху равна 1,587.
Пожалуйста, решения с пояснением.
выведите формулу органического вещества если при сгорании его массой 13,8, получен оксид углерода (4) массой 26,4 и вода массой 16,2. Плотность паров вещества по воздуху равна 1,587.
Пожалуйста, решения с пояснением.
Для того чтобы вывести формулу органического вещества, нужно рассчитать его эмпирическую формулу и молекулярную формулу. Давайте рассмотрим шаги по порядку.
Известно, что при сгорании образовалось 26,4 г углекислого газа (CO₂). Молярная масса CO₂: [ M_{CO_2} = 12 + 2 \times 16 = 44 \text{ г/моль} ]
Количество молей CO₂: [ n_{CO_2} = \frac{26,4 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,6 \text{ моль} ]
Каждый моль CO₂ содержит 1 моль углерода, поэтому: [ n_C = 0,6 \text{ моль} ]
Масса углерода: [ m_C = 0,6 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 7,2 \text{ г} ]
Известно, что при сгорании образовалось 16,2 г воды (H₂O). Молярная масса H₂O: [ M_{H_2O} = 2 \times 1 + 16 = 18 \text{ г/моль} ]
Количество молей H₂O: [ n_{H_2O} = \frac{16,2 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,9 \text{ моль} ]
Каждый моль H₂O содержит 2 моль водорода, поэтому: [ n_H = 0,9 \text{ моль} \times 2 = 1,8 \text{ моль} ]
Масса водорода: [ m_H = 1,8 \text{ моль} \times 1 \text{ г/моль} = 1,8 \text{ г} ]
Общая масса органического вещества: [ m_{общ} = 13,8 \text{ г} ]
Масса кислорода в веществе: [ mO = m{общ} - m_C - m_H = 13,8 \text{ г} - 7,2 \text{ г} - 1,8 \text{ г} = 4,8 \text{ г} ]
Количество молей кислорода: [ n_O = \frac{4,8 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль} ]
Теперь у нас есть количество молей углерода, водорода и кислорода: [ n_C = 0,6 \text{ моль}, \quad n_H = 1,8 \text{ моль}, \quad n_O = 0,3 \text{ моль} ]
Для нахождения молярного соотношения делим количество молей каждого элемента на наименьшее из них (в данном случае на 0,3): [ \text{Соотношение } C:H:O = \frac{0,6}{0,3} : \frac{1,8}{0,3} : \frac{0,3}{0,3} = 2:6:1 ]
Эмпирическая формула вещества: [ C_2H_6O ]
Теперь нужно определить молекулярную формулу, используя плотность паров по воздуху. Плотность паров вещества по воздуху равна 1,587.
Плотность паров вещества по воздуху: [ \rho{\text{вещества}} = 1,587 \times \rho{\text{воздуха}} ]
Молярная масса воздуха (средняя): [ M_{\text{воздуха}} \approx 29 \text{ г/моль} ]
Молярная масса вещества: [ M_{\text{вещества}} = 1,587 \times 29 \text{ г/моль} \approx 46 \text{ г/моль} ]
Эмпирическая формула имеет молярную массу: [ M_{C_2H_6O} = 2 \times 12 + 6 \times 1 + 16 = 46 \text{ г/моль} ]
Поскольку молекулярная масса совпадает с молярной массой эмпирической формулы, молекулярная формула совпадает с эмпирической формулой: [ \text{Молекулярная формула} = C_2H_6O ]
Таким образом, формула органического вещества — ( C_2H_6O ).
Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться методом балансировки уравнений реакции сгорания органического вещества.
Пусть формула органического вещества имеет вид CₙHₘ, где n и m - коэффициенты, которые мы должны найти.
Уравнение реакции сгорания будет выглядеть следующим образом: CₙHₘ + a(O₂) → b(CO₂) + c(H₂O),
где a - коэффициент перед молекулой кислорода, b - перед молекулой углекислого газа, c - перед молекулой воды.
Составим уравнения баланса массы углерода и водорода: n = b (углерод) m/2 = c (водород).
Теперь составим уравнение баланса кислорода: 2a = b + c (кислород).
Теперь подставим данные из условия задачи: m(C + 2H) = 13,8 г, b(CO₂) = 26,4 г, c(H₂O) = 16,2 г.
Решив эту систему уравнений, мы получим n = 1, m = 2, a = 7, b = 4, c = 4.
Таким образом, формула органического вещества будет C₁H₂, что соответствует этилену (этану).
