Вопрос школьника
Алкан массой 8,6 г сожгли в избытке кислорода и выделившийся газ пропустили через раствор гидроксида натрия. Установите формулу алкана, если при этом было получено 33,6 г кислой соли и 21,2 г средней соли.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения массы и знание химических реакций с горением алканов.
Сначала найдем количество кислорода, необходимое для полного сгорания алкана. Для этого нужно разделить массу алкана на его молярную массу и умножить на коэффициент стехиометрического уравнения реакции горения алкана с кислородом. Например, для пропана (C3H8):
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Молярная масса пропана: 3 × 12,01 + 8 × 1,01 = 44,1 г/моль
Количество молей пропана: 8,6 г / 44,1 г/моль = 0,195 моль
Количество молей кислорода: 0,195 моль × 5 = 0,975 моль
Масса кислорода: 0,975 моль × 32 г/моль = 31,2 г
Таким образом, для полного сгорания алкана массой 8,6 г необходимо 31,2 г кислорода.
После сгорания алкана образуется углекислый газ (CO2) и водяной пар (H2O). Углекислый газ реагирует с гидроксидом натрия (NaOH) и образует натриевый карбонат (Na2CO3):
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
В данной задаче у нас нет информации о том, сколько газа было выделено при сгорании алкана. Поэтому мы не можем точно определить количество образовавшегося натриевого карбоната. Однако, мы знаем, что было получено 33,6 г кислой соли и 21,2 г средней соли.
Кислая соль образуется при реакции натриевого карбоната с кислотой:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
Масса натриевого карбоната, необходимая для образования 33,6 г кислой соли, равна:
33,6 г / 106 г/моль = 0,316 моль Na2CO3
Масса натриевого карбоната, необходимая для образования 21,2 г средней соли, равна:
21,2 г / 150 г/моль = 0,141 моль Na2CO3
Общее количество натриевого карбоната, образовавшегося при реакции, равно сумме этих двух количеств:
0,316 моль + 0,141 моль = 0,457 моль Na2CO3
Масса образовавшегося натриевого карбоната:
0,457 моль × 106 г/моль = 48,4 г
Таким образом, мы получили массу образовавшегося натриевого карбоната, который образуется при реакции CO2 с NaOH. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль CO2 образуется 1 моль Na2CO3. Значит, количество молей CO2, образовавшегося при сгорании алкана, равно количеству молей Na2CO3:
0,457 моль CO2
Масса CO2:
0,457 моль × 44 г/моль = 20,1 г
Теперь мы можем определить количество молей углерода в алкане, который сгорел, и, соответственно, его формулу. Для этого нужно разделить массу CO2 на его молярную массу и умножить на коэффициент стехиометрического уравнения реакции горения алкана с кислородом. Например, для пропана:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Молярная масса CO2: 44 г/моль
Количество молей CO2: 20,1 г / 44 г/моль = 0,457 моль
Количество молей углерода: 0,457 моль × 3 / 3 = 0,457 моль
Масса углерода: 0,457 моль × 12,01 г/моль = 5,48 г
Таким образом, алкан массой 8,6 г имеет формулу C3H8.
