5. Относительная плотность паров органического соединения по водороду равна 47. При сжигании 14,1 г этого вещества образуется 39,6г углекислого газа и 8,1 г воды. Выведите молекулярную формулу этого соединения.
Чтобы вывести молекулярную формулу органического соединения, мы должны проанализировать данные о его сжигании и использовать законы массы и соотношения атомов в молекуле.
Данные:
Масса органического соединения (CхНу) = 14,1 г
Масса углекислого газа (СО2) = 39,6 г
Масса воды (Н2О) = 8,1 г
Относительная плотность паров по водороду = 47
Шаг 1: Найдем количество вещества (моль) органического соединения (CхНу):
Молярная масса H2 = 2 г/моль
Масса водорода в CхНу = 14,1 г * (2 г/моль) / (47 г/моль) = 0,596 моль
Шаг 2: Найдем количество вещества (моль) углекислого газа (СО2) и воды (Н2О):
Молярная масса CO2 = 44 г/моль
Масса углекислого газа образуемая при сжигании органического соединения = 39,6 г * (1 моль/44 г) = 0,9 моль CO2
Молярная масса H2O = 18 г/моль
Масса воды образуемая при сжигании органического соединения = 8,1 г * (1 моль/18 г) = 0,45 моль H2O
Шаг 3: Проанализируем коэффициенты реакции сжигания и соотношения атомов в молекуле органического соединения:
CхНу + aO2 -> bCO2 + cH2O
Из уравнения реакции мы знаем, что масса углекислого газа в два раза больше, чем масса воды. То есть b/b = 2/1, или b = 2 и c = 1.
Молярные соотношения между CхНу, CO2 и H2O:
0,596 моль CхНу : 0,9 моль CO2 : 0,45 моль H2O
Шаг 4: Найдем количество моль углерода в органическом соединении:
C (углерод) : H (водород) = 1 : 2
То есть, в каждой молекуле органического соединения содержится 1 моль углерода и 2 моль водорода.
Шаг 5: Выразим количество моль углекислого газа (CO2) и воды (H2O) через количество моль углерода (C):
0,9 моль CO2 = 0,9 моль C
0,45 моль H2O = 0,9 моль H
Шаг 6: Рассчитаем молярные массы молекулы органического соединения:
Масса углерода (средняя атомная масса) = 12 г/моль
Масса водорода (средняя атомная масса) = 1 г/моль
Молярная масса органического соединения = 12 г/моль (масса углерода) + 2 г/моль (масса водорода) = 14 г/моль
Шаг 7: Найдем молекулярную формулу органического соединения:
Молярная масса органического соединения = (масса углерода в молекуле * количество атомов углерода) + (масса водорода в молекуле * количество атомов водорода)
14 г/моль = (12 г/моль * a) + (2 г/моль * 2a), где a - количество атомов углерода
Приведем уравнение к виду:
14 = 12a + 4a
14 = 16a
a = 0,875
Шаг 8: Запишем молекулярную формулу органического соединения:
Органическое соединение содержит 0,875 моль углерода и 1,75 моль водорода.
Формула 0²о
Данные:
Масса органического соединения (CхНу) = 14,1 г
Масса углекислого газа (СО2) = 39,6 г
Масса воды (Н2О) = 8,1 г
Относительная плотность паров по водороду = 47
Шаг 1: Найдем количество вещества (моль) органического соединения (CхНу):
Молярная масса H2 = 2 г/моль
Масса водорода в CхНу = 14,1 г * (2 г/моль) / (47 г/моль) = 0,596 моль
Шаг 2: Найдем количество вещества (моль) углекислого газа (СО2) и воды (Н2О):
Молярная масса CO2 = 44 г/моль
Масса углекислого газа образуемая при сжигании органического соединения = 39,6 г * (1 моль/44 г) = 0,9 моль CO2
Молярная масса H2O = 18 г/моль
Масса воды образуемая при сжигании органического соединения = 8,1 г * (1 моль/18 г) = 0,45 моль H2O
Шаг 3: Проанализируем коэффициенты реакции сжигания и соотношения атомов в молекуле органического соединения:
CхНу + aO2 -> bCO2 + cH2O
Из уравнения реакции мы знаем, что масса углекислого газа в два раза больше, чем масса воды. То есть b/b = 2/1, или b = 2 и c = 1.
Молярные соотношения между CхНу, CO2 и H2O:
0,596 моль CхНу : 0,9 моль CO2 : 0,45 моль H2O
Шаг 4: Найдем количество моль углерода в органическом соединении:
C (углерод) : H (водород) = 1 : 2
То есть, в каждой молекуле органического соединения содержится 1 моль углерода и 2 моль водорода.
Шаг 5: Выразим количество моль углекислого газа (CO2) и воды (H2O) через количество моль углерода (C):
0,9 моль CO2 = 0,9 моль C
0,45 моль H2O = 0,9 моль H
Шаг 6: Рассчитаем молярные массы молекулы органического соединения:
Масса углерода (средняя атомная масса) = 12 г/моль
Масса водорода (средняя атомная масса) = 1 г/моль
Молярная масса органического соединения = 12 г/моль (масса углерода) + 2 г/моль (масса водорода) = 14 г/моль
Шаг 7: Найдем молекулярную формулу органического соединения:
Молярная масса органического соединения = (масса углерода в молекуле * количество атомов углерода) + (масса водорода в молекуле * количество атомов водорода)
14 г/моль = (12 г/моль * a) + (2 г/моль * 2a), где a - количество атомов углерода
Приведем уравнение к виду:
14 = 12a + 4a
14 = 16a
a = 0,875
Шаг 8: Запишем молекулярную формулу органического соединения:
Органическое соединение содержит 0,875 моль углерода и 1,75 моль водорода.
Рассчитаем количество атомов углерода и водорода:
Количество атомов углерода = 0,875 моль углерода * 6,022 * 10^23 (число Авогадро) = 5,266 * 10^23 атомов углерода
Количество атомов водорода = 1,75 моль водорода * 6,022 * 10^23 (число Авогадро) = 1,055 * 10^24 атомов водорода
Таким образом, молекулярная формула данного органического соединения будет: C5H10
Пояснение:
Молекулярная формула C5H10 соответствует гексану - насыщенному углеводороду с пятью атомами углерода и десятью атомами водорода.