Question

При сжигании углеводорода массой 87г образовалось 134,4 л  углекислого газа и 135г воды. Относительная плотность вещества по воздуху равна 2.  Найдите молекулярную формулу углеводорода.                                                   ​

Answer 1

Для того чтобы решить эту задачу, нам сначала нужно найти количество молекул углеводорода, а затем вычислить его молекулярную формулу.

Для начала, определим количество молекул углекислого газа (CO2) и воды (H2O), которые образуются при сжигании углеводорода. Для этого воспользуемся уравнениями реакций сжигания:

CnHm + (n + m/4)O2 → nCO2 + m/2H2O

где n и m - целые числа, обозначающие соответственно количество атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода.

Мы знаем, что при сжигании углеводорода массой 87 г образовалось 134,4 л углекислого газа и 135 г воды. Относительная плотность вещества по воздуху равна 2, что означает, что углеводород легче воздуха.

Применим закон Авогадро и выразим количество молекул углекислого газа и воды через их объемы:

nCO2 = VCO2 / VmCO2
nH2O = VH2O / VmH2O

где VCO2 и VH2O - объемы газов, VmCO2 и VmH2O - молярные объемы углекислого газа и воды соответственно при стандартных условиях (н.у.) (1 моль = 22,4 л).

Выразим VCO2 и VH2O через массы газов и их плотности:

VCO2 = MCO2 * mCO2 / pCO2
VH2O = MH2O * mH2O / pH2O

где MCO2 и MH2O - молярные массы углекислого газа и воды соответственно, mCO2 и mH2O - массы газов, pCO2 и pH2O - плотности газов по воздуху.

Известно, что масса углеводорода составляет 87 г. Поэтому масса углекислого газа даваемого ею также равна 87 г, а масса воды составляет 135 г.

Подставляя эти значения в уравнение для объема газа и решая его, получим:

VCO2 = 87 г * 134,4 л / (44 г/моль * 2) ≈ 395,64 л
VH2O = 135 г * 22,4 л/г / (18 г/моль * 2) ≈ 66,8 л

Теперь найдем количество молекул углекислого газа и воды:

nCO2 = 395,64 л / 22,4 л/моль = 17,67 моль
nH2O = 66,8 л / 22,4 л/моль = 2,98 моль

Зная соотношение в уравнении реакции (n и m), мы можем выразить m через n:

nCO2 = n
nH2O = m/2

Тогда:

n = 17,67 моль
m/2 ≈ 2,98 моль

Умножая оба числа на 2, получим:

m ≈ 5,96 моль

Таким образом, углерод содержит примерно 5,96 моль водорода. Чтобы найти молекулярную формулу углеводорода, нужно найти наименьшее целое значение n и m, удовлетворяющее этому соотношению.

m/n ≈ 2,98 моль / 17,67 моль ≈ 0,169

Переведем это значение в десятичную дробь:

0,169 ≈ 1/6

Таким образом, наименьшее целое значение n и m равно 6.

M(C) = 12 г/моль
M(H) = 1 г/моль

Тогда молярная масса углеводорода:

M(C6H6) = 6 * M(C) + 6 * M(H) = 6 * 12 г/моль + 6 * 1 г/моль = 72 г/моль + 6 г/моль = 78 г/моль

Таким образом, молекулярная формула углеводорода C6H6. Чтобы подтвердить наше решение, мы можем проверить, что при сжигании этой молекулы мы получим указанные объемы газов и массы воды.

Таким образом, молекулярная формула углеводорода C6H6.