Вопрос школьника
Массовые доли углерода, водорода и кислорода в некотором веществе равны соответственно 40, 6,67 и 53,33%. Плотность паров этого вещества по водороду равна 30. Установить молекулярную формулу вещества
Ответ от учителя
Для определения молекулярной формулы вещества необходимо вычислить его молярную массу. Для этого можно использовать следующую формулу:
M = (m1/M1) + (m2/M2) + (m3/M3) + …
где M — молярная масса вещества, m1, m2, m3 — массовые доли соответствующих элементов, M1, M2, M3 — атомные массы соответствующих элементов.
Для данного вещества:
m(C) = 40%
m(H) = 6,67%
m(O) = 53,33%
M(C) = 12 г/моль
M(H) = 1 г/моль
M(O) = 16 г/моль
M = (40/12) + (6,67/1) + (53,33/16) = 3,33 + 6,67 + 3,33 = 13,33 г/моль
Теперь можно определить молекулярную формулу вещества, зная его молярную массу и плотность паров по водороду. Для этого можно использовать следующую формулу:
d = M/V = P/RT
где d — плотность паров вещества, M — молярная масса вещества, V — молярный объем газа, P — давление газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
Для данного вещества:
d = 30 г/л
M = 13,33 г/моль
P = 1 атм = 101325 Па
R = 8,31 Дж/(моль*К)
T = 273 К
V = M*d/(P/R*T) = 13,33*30/(101325/8,31/273) = 0,045 л/моль
Теперь можно определить количество атомов каждого элемента в молекуле вещества, зная его массовые доли и молярный объем газа. Для этого можно использовать следующие формулы:
n(C) = m(C)/M(C)
n(H) = m(H)/M(H)
n(O) = m(O)/M(O)
n = V/Vm
где n(C), n(H), n(O) — количество атомов соответствующих элементов в молекуле, Vm — молярный объем идеального газа при стандартных условиях (22,4 л/моль).
Для данного вещества:
n(C) = 40/12 = 3,33 моль
n(H) = 6,67/1 = 6,67 моль
n(O) = 53,33/16 = 3,33 моль
n = V/Vm = 0,045/22,4 = 0,002 моль
Таким образом, молекулярная формула вещества будет:
C3H7O2
