Для определения формулы углеводорода, нам даны две ключевые информации: массовая доля водорода составляет 14,3%, а относительная плотность углеводорода по водороду равна 21. Давайте решим эту задачу шаг за шагом.
Определение эмпирической формулы:
- Пусть масса углеводорода равна 100 граммам. Тогда массовая доля водорода в 100 г углеводорода будет 14,3 г. Массовая доля углерода соответственно составит 100 г - 14,3 г = 85,7 г.
Рассчитаем количество молей каждого элемента:
- Количество молей водорода: (\frac{14,3 \text{ г}}{1,008 \text{ г/моль}} \approx 14,2 \text{ моль}).
- Количество молей углерода: (\frac{85,7 \text{ г}}{12,01 \text{ г/моль}} \approx 7,14 \text{ моль}).
Найдем соотношение молей углерода и водорода, разделив оба значения на меньшее количество молей:
- Углерод: (\frac{7,14}{7,14} = 1).
- Водород: (\frac{14,2}{7,14} \approx 2).
Таким образом, эмпирическая формула углеводорода — (CH_2).
Определение молекулярной формулы:
Относительная молекулярная масса углеводорода (М) может быть найдена из отношения относительной плотности углеводорода к водороду:
[
M = \text{Относительная плотность} \times \text{Молярная масса водорода} = 21 \times 2 = 42 \text{ г/моль}
]
Найдем молекулярную массу эмпирической формулы (CH_2):
[
(12,01 \text{ г/моль} + 2 \times 1,008 \text{ г/моль}) = 14,026 \text{ г/моль}
]
Определим, во сколько раз молекулярная масса углеводорода больше массы эмпирической формулы:
[
\frac{42}{14,026} \approx 3
]
Следовательно, молекулярная формула будет в 3 раза больше эмпирической, т.е., ((CH_2)_3 = C_3H_6).
Итак, формула углеводорода, который соответствует заданным условиям, — (C_3H_6). Это пропен, который является алкеном.