Какова молекулярная формула органического вещества, если при сгорании 27,6 г этого вещества образовалось 20,16 л углекислого газа и 21,6 г воды, а плотность паров этого вещества по водороду равна 46?

Математика 11 класс Химия молекулярная формула органическое вещество сгорание углекислый газ вода плотность паров химический анализ Новый

Для нахождения молекулярной формулы органического вещества, необходимо провести несколько расчетов, основываясь на данных о продукции сгорания и плотности паров. Давайте разберем этот процесс шаг за шагом.

Шаг 1: Определение количества углерода и водорода

Сначала рассчитаем количество углерода и водорода, которые образовались при сгорании.

• Углекислый газ (CO2): Объем углекислого газа составляет 20,16 л. При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает 22,4 л. Таким образом, количество молей CO2 можно рассчитать следующим образом:
• n(CO2) = 20,16 л / 22,4 л/моль = 0,9 моль
• Количество углерода: В 1 моле CO2 содержится 1 моль углерода. Следовательно, количество углерода в нашем веществе:
• n(C) = n(CO2) = 0,9 моль

• Вода (H2O): Масса воды составляет 21,6 г. Молярная масса воды (H2O) равна 18 г/моль. Рассчитаем количество молей воды:
• n(H2O) = 21,6 г / 18 г/моль = 1,2 моль
• Количество водорода: В 1 моле H2O содержится 2 моля водорода. Таким образом, количество водорода:
• n(H) = 2 * n(H2O) = 2 * 1,2 моль = 2,4 моль

Шаг 2: Определение количества кислорода

Теперь мы можем рассчитать количество кислорода, которое было использовано в реакции сгорания. Общая масса вещества составляет 27,6 г. Мы знаем массу углерода и водорода.

• Масса углерода: Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль, следовательно:
• m(C) = n(C) * M(C) = 0,9 моль * 12 г/моль = 10,8 г
• Масса водорода: Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль, следовательно:
• m(H) = n(H) * M(H) = 2,4 моль * 1 г/моль = 2,4 г

Теперь найдем массу кислорода:

• m(O) = m(вещества) - m(C) - m(H) = 27,6 г - 10,8 г - 2,4 г = 14,4 г
• Количество кислорода: Молярная масса кислорода (O) = 16 г/моль, следовательно:
• n(O) = m(O) / M(O) = 14,4 г / 16 г/моль = 0,9 моль

Шаг 3: Определение эмпирической формулы

Теперь мы можем определить эмпирическую формулу вещества, используя отношение количества атомов:

• C: 0,9 моль
• H: 2,4 моль
• O: 0,9 моль

Сначала найдем наименьшее количество молей (в данном случае это 0,9):

• C: 0,9 / 0,9 = 1
• H: 2,4 / 0,9 = 2,67 (округляем до 3)
• O: 0,9 / 0,9 = 1

Таким образом, эмпирическая формула будет C1H3O1, или просто C1H3O.

Шаг 4: Определение молекулярной формулы

Теперь мы используем плотность паров по водороду, чтобы найти молекулярную формулу. Плотность паров по водороду равна 46, что означает, что молекулярная масса вещества:

• Молекулярная масса = 46 г/моль

Теперь рассчитаем молекулярную массу эмпирической формулы C1H3O:

• М(C) = 12 г/моль
• М(H) = 3 г/моль
• М(O) = 16 г/моль
• Общая молекулярная масса = 12 + 3 + 16 = 31 г/моль

Теперь мы можем найти отношение молекулярной массы к эмпирической:

• 46 г/моль / 31 г/моль = 1,48 (округляем до 1,5)

Следовательно, молекулярная формула будет в два раза больше эмпирической:

• C2H6O2

Итак, молекулярная формула органического вещества: C2H6O2.