Задача: при сжигании 40 г углеводорода образовалось 132 г углекислого газа и 36 г воды. Относительная плотность вещества по водороду равна 20. Определить формулу соединения.
Дано:
m (CxHy) = 40 г;
m (CO₂) = 132 г;
m (H₂O) = 36 г;
D (H₂) = 20.
Найти:
x, y — ?
1. Найдём количества веществ углекислого газа и воды. По формуле:
‣ n = m ÷ M; где: n - количество вещества (моль), m - масса (г), M - молярная масса, значения берутся из таблицы Менделеева (г/моль).
n (CO₂) = m ÷ M = 132 ÷ 44 г/моль = 3 (моль).
n (H₂O) = m ÷ M = 38 г ÷ 18 г/моль = 2 (моль).
2. Теперь нужно вычислить количество вещества каждого элемента в углеводороде. Решаем далее по данному правилу:
n (C в CxHy) = n (CO₂) ⇒ 3 (моль).
n (H в CxHy) = 2n (H₂O) ⇒ 4 (моль).
! Водород умножили на 2, так как в формуле воды 2 атома водорода !
3. Так как нам известно количество вещества углерода и водорода в соединении, узнаем их массы по всё той же формуле.
m (C в CxHyNz) = n · M = 3 моль · 12 г/моль = 36 (г).
m (H в CxHyNz) = n · M = 4 моль · 1 г/моль = 4 (г).
4. Если сложить массы углерода и водорода, то получится 40 г - как в условии, это означает, что кислорода в соединении нет. Теперь узнаем молярную массу углеводорода по формуле: M (CxHy) = M (H₂) · D; где: M - молярные массы (г/моль), D - плотность по газу, безразмерная величина.
M (CxHy) = 2 г/моль · 20 = 40 (г/моль).
5. По количеству вещества каждого элемента видим, что углерод относится к водороду в соотношении 3 : 4, соответственно, простейшая формула соединения — C₃H₄.
M (C₃H₄) = 3 · 12 + 4 · 1 = 40 (г/моль) - совпало. Значит, простейшая формула является истинной.
ответ: C₃H₄.
