При сгорании алкана неизвестной структуры с количеством 0.4 моль используется объем воздуха (н.у.) 149 дм кубических. Какова будет молекулярная формула этого алкана?

Химия 11 класс Сгорание углеводородов и расчет молекулярных формул сгорание алкана молекулярная формула химия 11 класс объём воздуха алканы химические реакции расчет молекул Новый

Для того чтобы определить молекулярную формулу алкана, начнем с анализа реакции сгорания. Алканы имеют общую формулу CnH2n+2, где n - количество углеродных атомов.

Сначала запишем уравнение реакции сгорания алкана:

CnH2n+2 + O2 -> CO2 + H2O

Теперь определим, сколько кислорода необходимо для сгорания 0.4 моль алкана. В ходе сгорания одного моля алкана образуется n молей CO2 и (n+1) / 2 молей H2O. Таким образом, уравнение сгорания можно записать следующим образом:

CnH2n+2 + (3n + 1)/2 O2 -> n CO2 + (n + 1)/2 H2O

Теперь нам нужно узнать, сколько кислорода требуется для сгорания 0.4 моль алкана. Для этого найдем количество моль кислорода:

Из уравнения видно, что на 1 моль алкана требуется (3n + 1)/2 моль кислорода. Следовательно, для 0.4 моль алкана потребуется:

0.4 * (3n + 1)/2 моль O2

Объем воздуха, который был использован для сгорания, составляет 149 дм³. В 1 моле газа при нормальных условиях (н.у.) содержится 22.4 дм³. Следовательно, количество моль воздуха можно найти следующим образом:

Количество моль воздуха = 149 дм³ / 22.4 дм³/моль ≈ 6.64 моль

Однако, воздух состоит из 21% кислорода и 79% азота, поэтому количество кислорода в воздухе составляет:

Количество моль O2 в воздухе = 6.64 моль * 0.21 ≈ 1.39 моль

Теперь мы можем установить равенство между количеством кислорода, необходимым для сгорания 0.4 моль алкана, и количеством кислорода, которое мы получили из воздуха:

0.4 * (3n + 1)/2 = 1.39

Теперь решим это уравнение для n:

1. Умножим обе стороны на 2:
2. 0.4 * (3n + 1) = 2.78
3. Разделим обе стороны на 0.4:
4. 3n + 1 = 6.95
5. Теперь вычтем 1:
6. 3n = 5.95
7. И разделим на 3:
8. n ≈ 1.98

Так как n должно быть целым числом, округляем n до 2. Теперь подставим значение n обратно в формулу алкана:

C2H(2*2 + 2) = C2H6

Таким образом, молекулярная формула данного алкана - C2H6, что соответствует этану.