Задача: при сгорании органического вещества массой 2,175 г образовались углекислый газ и вода массой 4,95 г и 2,025 г соответственно. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 2. Определите молекулярную формулу вещества.
Дано:
m (CxHyOz) = 2,175 г;
m (CO₂) = 4,95 г;
m (H₂O) = 2,025 г;
D (возд.) = 2.
Найти:
x,y,z — ?
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) = 4,95 г ÷ 44 г/моль = 0,1125 (моль).
n (H₂O) = 2,025 г ÷ 18 г/моль = 0,1125 (моль).
2. Теперь нужно вычислить количество вещества каждого элемента в углеводороде. Решаем далее по данному правилу:
n (C в CxHyOz) = n (CO₂) ⇒ 0,1125 (моль).
n (H в CxHyOz) = 2n (H₂O) ⇒ 0,225 (моль).
P.S. Водород умножили на 2, так как в формуле воды 2 атома водорода.
3. Так как количество вещества углерода и водорода найдено, мы по вышенаписанной формуле (выражаем m) можем найти массу каждого элемента.
m (C в CxHyOz) = n · M= 0,1125 моль · 12 г/моль = 1,35 (г).
m (H в CxHyOz) = n · M = 0,225 моль · 1 г/моль = 0,225 (г).
4. Если сложить массы углерода и водорода, то получится 1,575 г. А в задании сказано, что масса органического соединения = 2,175 г. Это означает, что в соединении присутствует кислород. Узнаем его массу.
2,175 г - 1,575 г = 0,6 (г).
5. Найдём количество вещества кислорода. По всё той же формуле, выражая через массу.
n (O в CxHyOz) = m ÷ M = 0,6 г ÷ 16 г/моль = 0,0375 (моль).
6. Мы знаем количество вещества каждого элемента в органическом соединении. Нам нужно их соотнести друг с другом, чтобы получить простейшую формулу неизвестного соединения.
C : H : O = 0,1125 : 0,225 : 0,0375 | ÷ 0,0375
C : H : O = 3 : 6 : 1
Таким образом, простейшая формула соединения — C₃H₆O.
M (C₃H₆O) = 3 · 12 + 6 + 16 = 58 (г/моль).
7. Нам в задаче дана плотность по воздуху = 2. Это для того, чтобы мы проверили, совпадает ли простейшая формула с истинной.
M (воздуха) = 29. Решаем по формуле: D = M (газа) ÷ M (воздуха).
M (CxHyOz) = 29 г/моль · 2 = 58 (г/моль) - совпадает. А значит, простейшая формула и является истинной.
ответ: C₃H₆O.
