Вопрос школьника
При сгорании 7,2 г вещества образовалось 9,9 г углекислого газа и 8,1 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду равна 16. Определите молекулярную формулу вещества.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения массы и соотношение между массой и количеством вещества.
Масса вещества, сгоревшего в реакции, равна сумме масс продуктов:
7,2 г = 9,9 г + 8,1 г
Таким образом, можно определить количество вещества, которое сгорело:
n = m/M,
где n — количество вещества, моль;
m — масса вещества, г;
M — молярная масса вещества, г/моль.
Для углекислого газа:
n(CO2) = 9,9 г / 44 г/моль = 0,225 моль
Для воды:
n(H2O) = 8,1 г / 18 г/моль = 0,45 моль
Так как вещество содержит углерод и водород, можно предположить, что его молекулярная формула имеет вид CxHy. Необходимо определить значения x и y.
Массовая доля углерода в углекислом газе равна:
m(C) / m(CO2) = 12 г/моль / 44 г/моль = 0,273
Массовая доля водорода в воде равна:
m(H) / m(H2O) = 2 г/моль / 18 г/моль = 0,111
Составляя систему уравнений для массовых долей углерода и водорода, получаем:
0,273x = 0,225
0,111y = 0,45
Решая систему, получаем:
x = 0,825
y = 4,05
Таким образом, молекулярная формула вещества имеет вид C0,825H4,05. Для определения молярной массы вещества необходимо знать его плотность. Плотность паров этого вещества по водороду равна 16, что означает, что масса 1 литра паров вещества равна 16 г. Так как молярный объем идеального газа при нормальных условиях равен 22,4 л/моль, то масса 1 моля газа равна 16 г/л * 22,4 л/моль = 358,4 г/моль.
Молярная масса вещества равна:
M = m/n = 7,2 г / 0,225 моль = 32 г/моль
Таким образом, молекулярная формула вещества C0,825H4,05 соответствует молярной массе 32 г/моль.
