найдите молекулярную формулу предельного углеводорода, если известно, что при его полном сгорании образуется 0,5 моль CO2 и 0,6 моль H2O. относительная плотность по водороду = 36
найдите молекулярную формулу предельного углеводорода, если известно, что при его полном сгорании образуется 0,5 моль CO2 и 0,6 моль H2O. относительная плотность по водороду = 36
Молекулярная формула предельного углеводорода - C2H6.
Для решения этой задачи начнем с определения количества атомов углерода (C) и водорода (H) в молекуле углеводорода.
Определение количества атомов углерода: При полном сгорании углеводорода образуется углекислый газ (CO2). Каждый молекула CO2 содержит один атом углерода. Следовательно, если у нас образуется 0,5 моль CO2, это значит, что в исходном углеводороде также было 0,5 моль атомов углерода.
Поскольку в молекуле углеводорода количество атомов углерода должно быть целым числом, умножим 0,5 на 2, чтобы получить целое число: [ x = 0,5 \times 2 = 1 \text{ моль C} ] Таким образом, в молекуле углеводорода содержится 1 атом углерода.
Определение количества атомов водорода: При полном сгорании углеводорода образуется вода (H2O). Каждая молекула H2O содержит два атома водорода. Следовательно, если у нас образуется 0,6 моль H2O, это значит, что в исходном углеводороде было 0,6 моль × 2 = 1,2 моль атомов водорода.
Поскольку в молекуле углеводорода количество атомов водорода должно быть целым числом, умножим 1,2 на 5, чтобы получить целое число: [ y = 1,2 \times 5 = 6 \text{ моль H} ] Таким образом, в молекуле углеводорода содержится 6 атомов водорода.
Определение молекулярной формулы: Теперь мы знаем, что в молекуле углеводорода содержится 1 атом углерода и 6 атомов водорода. Следовательно, молекулярная формула углеводорода будет ( \text{CH}_6 ).
Проверка относительной плотности: Относительная плотность углеводорода по водороду равна 36. Относительная молекулярная масса водорода (H2) равна 2 (так как молекула водорода состоит из двух атомов водорода, каждый из которых имеет атомную массу 1).
Относительная молекулярная масса углеводорода: [ \text{M}_\text{углеводорода} = 36 \times 2 = 72 ]
Проверим, соответствует ли это значение нашей формуле ( \text{CH}_6 ). Молекулярная масса углеводорода ( \text{CH}6 ) будет: [ \text{M}\text{CH}_6 = 12 + 6 \times 1 = 18 ] Это не соответствует относительной плотности 72. Значит, где-то была ошибка.
Попробуем другой подход, используя относительную молекулярную массу.
Пусть формула углеводорода ( \text{C}_x \text{H}y ), тогда его молекулярная масса: [ \text{M}\text{углеводорода} = 12x + y ]
Относительная плотность по водороду: [ \frac{12x + y}{2} = 36 ]
Умножим на 2: [ 12x + y = 72 ]
Мы знаем, что при сгорании 1 моль углеводорода образуется 0,5 моль CO2 и 0,6 моль H2O. Значит: [ x = 0,5 \times 2 = 1 \text{ моль C} ] и [ y = 1,2 \times 5 = 6 \text{ моль H} ]
Подставим в уравнение: [ 12 \times 1 + 6 = 18 \neq 72 ]
Значит, наша ошибка в рассуждении атомов.
Используем правильные целые числа: [ 12x + y = 72 ] Подставим целые числа подходящие: [ x = 5 \quad y = 12 ]
Тогда молекулярная формула (C5H{12}): [ 12(5) + 12 = 72 \quad \text{правильно} ]
Следовательно, молекулярная формула углеводорода: ( \text{C}5\text{H}{12} ).
Для нахождения молекулярной формулы предельного углеводорода, нам необходимо рассмотреть процесс его полного сгорания.
При сгорании углеводорода образуется CO2 и H2O. Зная количество образовавшихся молей CO2 и H2O, мы можем определить количество углерода и водорода в исходном углеводороде.
1 моль CO2 содержит 1 моль углерода, поэтому в данном случае имеем 0,5 моль углерода. 1 моль H2O содержит 2 моля водорода, значит 0,6 моль H2O содержат 1,2 моль водорода.
Теперь мы можем найти количество углерода и водорода в исходной молекуле углеводорода. Поскольку относительная плотность по водороду равна 36, то отношение массы углерода к массе водорода в молекуле углеводорода равно 36.
Пусть масса углерода в молекуле углеводорода равна x, тогда масса водорода равна x/36.
Таким образом, составим уравнение: x + x/36 = 0,5 + 1,2 36x + x = 36(0,5 + 1,2) 37x = 36(0,5 + 1,2) 37x = 36*1,7 37x = 61,2 x = 61,2 / 37 x ≈ 1,65
Таким образом, масса углерода в молекуле углеводорода равна 1,65, а масса водорода равна 1,65 / 36 ≈ 0,046.
Исходная молекулярная формула углеводорода будет СxНy, где x = 1 и y ≈ 2,61. Округляя до целых значений, получаем молекулярную формулу предельного углеводорода - CH3.
