Какова молекулярная формула углеводорода, если при его сжигании образовалось 5,04 л оксида углерода и 4,5 л воды, а относительная плотность его по воздуху равна 4,414?

Химия 11 класс Определение молекулярной формулы углеводорода молекулярная формула углеводорода сжигание углеводорода оксид углерода относительная плотность химические реакции Новый

Для определения молекулярной формулы углеводорода, воспользуемся данными о продуктах сгорания и относительной плотностью. Процесс будет включать несколько шагов.

Шаг 1: Определение количества вещества оксида углерода и воды

Сначала найдем количество вещества (в молях) образовавшихся оксида углерода (CO) и воды (H2O) с помощью уравнения состояния идеального газа:

Количество вещества (n) = Объем (V) / Молярный объем (Vm).

При стандартных условиях молярный объем газа составляет 22,4 л/моль.

• Для оксида углерода (CO):
• V(CO) = 5,04 л
• n(CO) = 5,04 л / 22,4 л/моль = 0,225 моль
• Для воды (H2O):
• V(H2O) = 4,5 л
• n(H2O) = 4,5 л / 22,4 л/моль = 0,201 моль

Шаг 2: Определение соотношения углерода и водорода в углеводороде

В результате сгорания углеводорода (C_xH_y) образуются CO и H2O. Из уравнений реакции сгорания мы можем записать:

• Количество углерода в углеводороде равно количеству углерода в CO:
• x = n(CO) = 0,225 моль
• Количество водорода в углеводороде равно количеству водорода в H2O, но так как в одной молекуле H2O содержится 2 атома водорода:
• y = 2 * n(H2O) = 2 * 0,201 моль = 0,402 моль

Шаг 3: Определение эмпирической формулы

Теперь мы можем определить эмпирическую формулу углеводорода. Для этого найдем наименьшее целое соотношение между x и y:

• x = 0,225
• y = 0,402

Делим оба значения на 0,225:

• x = 0,225 / 0,225 = 1
• y = 0,402 / 0,225 ≈ 1,79

Так как y не является целым числом, умножим оба значения на 5 для получения целых чисел:

• x = 1 * 5 = 5
• y = 1,79 * 5 ≈ 9

Эмпирическая формула углеводорода: C5H9.

Шаг 4: Определение молекулярной формулы

Теперь нам нужно найти молекулярную формулу. Для этого воспользуемся относительной плотностью углеводорода по воздуху:

Относительная плотность = (Молярная масса углеводорода) / (Молярная масса воздуха).

Молярная масса воздуха ≈ 29 г/моль.

Таким образом, молярная масса углеводорода = 4,414 * 29 г/моль ≈ 128 г/моль.

Шаг 5: Сравнение молярной массы

Теперь найдем молярную массу эмпирической формулы C5H9:

Молярная масса C5H9 = (5 * 12) + (9 * 1) = 60 + 9 = 69 г/моль.

Теперь мы можем найти отношение между молярной массой углеводорода и молярной массой его эмпирической формулы:

128 г/моль / 69 г/моль ≈ 1,85. Это означает, что молекулы углеводорода в два раза больше, чем в эмпирической формуле.

Итог:

Следовательно, молекулярная формула углеводорода будет C10H18.