Вопрос школьника
Відносна густина парів алкану за неоном — 3,6. Обчисліть його відносну молекулярну масу, встановіть формулу. Обчисліть, який об’єм карбон(ІV) оксиду (н.у.) та маса води утворяться під час згоряння його кількістю речовини 1,5 моль
Ответ от учителя
Для розв’язання цього завдання потрібно використати закон Дальтона про часткові тиски газів у сумішах. Згідно з цим законом, частковий тиск кожного газу у суміші дорівнює його молярній частині у суміші, помноженій на загальний тиск суміші.
Отже, відносна густина парів алкану за неоном дорівнює 3,6. Це означає, що молярна маса алкану дорівнює 3,6 г/моль. Для знаходження формули алкану потрібно порівняти його молярну масу з молярними масами відомих алканів і визначити, який з них має таку ж молярну масу. З таблиці молярних мас алканів видно, що це може бути бутан (молярна маса 58 г/моль) або пентан (молярна маса 72 г/моль). Оскільки відносна густина парів алкану за неоном досить велика, то ймовірніше, що це пентан (бутан має відносну густину 2,5).
Для знаходження об’єму карбон(ІV) оксиду (н.у.) та маси води, що утворяться під час згоряння 1,5 моль алкану, потрібно скласти рівняння реакції згоряння алкану і визначити стехіометричні коефіцієнти для карбон(ІV) оксиду і води. Наприклад, для пентану рівняння реакції згоряння виглядає так:
C5H12 + 8O2 -> 5CO2 + 6H2O
З цього рівняння видно, що для утворення 5 молей CO2 і 6 молей H2O потрібно 8 молей O2. Отже, для утворення 1 моля CO2 і 1,2 моля H2O потрібно 8/5 молей O2. Для 1,5 моль пентану потрібно 8/5 * 1,5 = 2,4 молей O2.
Об’єм карбон(ІV) оксиду (н.у.) можна знайти, використовуючи ідеальний газовий закон:
V = nRT/P
де n — кількість речовини газу, R — універсальна газова стала, T — температура газу (н.у.), P — тиск газу (н.у.). Для карбон(ІV) оксиду R = 8,31 Дж/(моль·К), T = 273 К, P = 101,3 кПа. Кількість речовини карбон(ІV) оксиду, що утвориться при згорянні 1,5 моль пентану, дорівнює 5/1,5 = 3,33 моль (згідно з рівнянням реакції). Отже,
V = 3,33 * 8,31 * 273 / 101,3 = 72,5 л
Масу води, що утвориться при згорянні 1,5 моль пентану, можна знайти, використовуючи молярну масу води (18 г/моль) і стехіометричний коефіцієнт для H2O (6 молей на 5 молей CO2). Отже,
m(H2O) = 1,5 * 6/5 * 18 = 16,2 г
Отже, при згорянні 1,5 моль пентану утвориться 72,5 л карбон(ІV) оксиду (н.у.) і 16,2 г води.
