Вопрос школьника
При полном сгорании углеводорода образовалось 27г воды и 33,6г углекислого газа (н.у.). Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05. Установите его молекулярную формулу.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения массы. При полном сгорании углеводорода образуется вода и углекислый газ:
CₙHₘ + (n + m/4)O₂ → nCO₂ + m/2H₂O
Масса углеводорода, сгоревшего в реакции, равна сумме масс образовавшейся воды и углекислого газа:
m(CₙHₘ) = m(H₂O) + m(CO₂)
Переведем массы воды и углекислого газа в моль:
n(H₂O) = m(H₂O) / M(H₂O) = 27 г / 18 г/моль = 1,5 моль
n(CO₂) = m(CO₂) / M(CO₂) = 33,6 г / 44 г/моль = 0,76 моль
Таким образом, мольное соотношение воды и углекислого газа в реакции равно:
n(H₂O) : n(CO₂) = 1,5 : 0,76 ≈ 2 : 1
Это означает, что в молекуле углеводорода содержится два атома водорода и один атом углерода. Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05, что соответствует массе молекулы 26,05 г/моль. Таким образом, молекулярная формула углеводорода может быть определена следующим образом:
m(C) + 2m(H) = 26,05 г/моль
m(C) + m(H) = 13,025 г/моль
Поскольку отношение масс углерода и водорода в молекуле равно 1 : 2, то можно записать:
m(C) = x г
m(H) = 2x г
Тогда уравнение принимает вид:
x + 2x = 13,025 г/моль
3x = 13,025 г/моль
x = 4,342 г/моль
Таким образом, масса углерода в молекуле равна 4,342 г/моль, а масса водорода равна 2 × 4,342 г/моль = 8,684 г/моль. Молекулярная формула углеводорода может быть записана как C₂H₄.
