Вопрос школьника
При сжигании 2,2 г вещества получили 4,4 оксида углерода и 1,8 г воды. Относительная плотность вещества по водороду равна 44. Определите молекулярную формулу вещества
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо определить количество молей оксида углерода и воды, которые образовались при сжигании 2,2 г вещества.
Масса полученного оксида углерода равна 4,4 г. Молярная масса CO равна 28 г/моль (12 г/моль углерода + 16 г/моль кислорода). Следовательно, количество молей CO, образовавшихся при сжигании вещества, равно:
n(CO) = m(CO) / M(CO) = 4,4 г / 28 г/моль = 0,157 моль
Масса полученной воды равна 1,8 г. Молярная масса H2O равна 18 г/моль (2 г/моль водорода + 16 г/моль кислорода). Следовательно, количество молей H2O, образовавшихся при сжигании вещества, равно:
n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 1,8 г / 18 г/моль = 0,1 моль
Так как вещество содержит углерод и водород, то можно предположить, что его молекулярная формула имеет вид CxHy. Необходимо определить значения x и y.
Массовая доля углерода в веществе равна:
w(C) = M(C) / M(CxHy) = 12 г/моль / (x г/моль + y г/моль) = 12 / (x + y)
Массовая доля водорода в веществе равна:
w(H) = 2M(H) / M(CxHy) = 2 * 1 г/моль / (x г/моль + y г/моль) = 2 / (x + y)
Относительная плотность вещества по водороду равна 44, что означает, что массовая доля водорода в веществе в 44 раза больше, чем водорода в молекуле воды (2 г/моль / 18 г/моль = 0,111). Следовательно, можно записать уравнение:
w(H) = 44 * 0,111 = 4,884
Подставляя значения w(C) и w(H) в уравнение, получаем систему уравнений:
12 / (x + y) = 1 — 4,884
2 / (x + y) = 4,884
Решая эту систему, получаем:
x = 1
y = 4
Таким образом, молекулярная формула вещества имеет вид C1H4, что соответствует молекуле метана (CH4).
