Вопрос школьника
Относительная плотность углеводорода по водороду, имеющего состав: w(С) = 85,7 %; w (Н) = 14,3 %, равна 21. Выведите молекулярную формулу углеводорода.
Ответ от учителя
Относительная плотность углеводорода по водороду (отношение массы углеводорода к массе водорода в молекуле) равна 21. Это означает, что в молекуле углеводорода на каждый атом водорода приходится 21 атом углерода.
Для нахождения молекулярной формулы углеводорода можно использовать следующий подход:
1. Найдем отношение массы углерода к массе водорода в молекуле:
w(С) / w(Н) = 85,7 / 14,3 = 6
2. Поскольку на каждый атом водорода приходится 21 атом углерода, то отношение массы углерода к массе водорода в молекуле должно быть равно 21:
m(С) / m(Н) = 21
3. Из уравнения 2 можно выразить массу углерода через массу водорода:
m(С) = 21 * m(Н)
4. Найдем отношение массы углеводорода к массе водорода в молекуле:
m(С) + m(Н) / m(Н) = 21 + 1 = 22
5. Из уравнения 4 можно выразить массу углеводорода через массу водорода:
m(С) + m(Н) = 22 * m(Н)
6. Подставим выражение для массы углерода из уравнения 3 в уравнение 5:
21 * m(Н) + m(Н) = 22 * m(Н)
m(Н) = 22
7. Найдем массу углерода в молекуле:
m(С) = 21 * m(Н) = 21 * 22 = 462
8. Найдем массу молекулы углеводорода:
m = m(С) + m(Н) = 462 + 22 = 484
9. Найдем количество молей углеводорода в молекуле:
n = m / M, где M — молярная масса углеводорода
21 = 484 / M
M = 23,05 г/моль
10. Найдем молекулярную формулу углеводорода, зная его молярную массу:
M = m(C) + m(H) = 12x + 1y
23,05 = 12x + y
y = 23,05 — 12x
Так как массовая доля водорода в углеводороде составляет 14,3%, то массовая доля углерода будет равна 85,7%. Поэтому:
12x / (12x + 1y) = 0,857
12x = 0,857(12x + 1y)
12x = 10,284x + 0,857y
1,716x = 0,857y
y = 2x
Подставляем y = 2x в уравнение 2:
23,05 = 12x + 2x
x = 1,504
y = 2x = 3,008
Таким образом, молекулярная формула углеводорода, относительная плотность которого по водороду равна 21, составляет С1,5H3.
