При сгорании алкана массой 4,4 г образовался оксид углерода (IV) объемом 6,72 л (н.у.) и 7,2 л водяных паров. Плотность этого вещества равна 1,97 г/л. Вычислите молекулярную формулу этого алкана. P.S. можно пожалуйста с "дано". А то совсем ничего не понимаю.
Для решения задачи на определение молекулярной формулы алкана, который сгорает с образованием оксида углерода (IV) и водяных паров, выполним следующие шаги:
Дано:
Найти:
Решение:
Расчет количества молей ( CO_2 ) и ( H_2O ):
При нормальных условиях объем одного моля идеального газа равен 22,4 л. Используем это для нахождения молей ( CO_2 ) и ( H2O ): [ n{CO2} = \frac{V{CO2}}{22,4 \, \text{л/моль}} = \frac{6,72 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,3 \, \text{моль} ] [ n{H2O} = \frac{V{H_2O}}{22,4 \, \text{л/моль}} = \frac{7,2 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,321 \, \text{моль} ]
Определение формулы алкана:
Общая формула алканов ( CnH{2n+2} ). При сгорании алкана: [ CnH{2n+2} + \frac{3n+1}{2}O_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O ] Из уравнения видно, что количество молей ( CO_2 ) соответствует количеству атомов углерода (n), а количество молей ( H_2O ) — ( n+1 ).
Подставим найденные значения: [ n = n_{CO2} = 0,3 ] [ n+1 = n{H_2O} = 0,321 ] Это приближенные значения, но они показывают, что ( n ) около 0,3, а ( n+1 ) около 0,321, что невозможно. Проверим расчеты, возможно, требуется округление. На практике ( n ) должно быть целым числом.
Молярная масса алкана и вычисление n:
Учитывая, что плотность алкана ( \rho = 1,97 ) г/л, а общий объем газа при сгорании: [ V{алкан} = \frac{m}{\rho} = \frac{4,4 \, \text{г}}{1,97 \, \text{г/л}} \approx 2,23 \, \text{л} ] Зная, что молярный объем газа при н.у. равен 22,4 л/моль, количество молей алкана: [ n{алкан} = \frac{V{алкан}}{22,4} \approx 0,1 \, \text{моль} ] Молярная масса алкана: [ M = \frac{m}{n{алкан}} = \frac{4,4 \, \text{г}}{0,1 \, \text{моль}} = 44 \, \text{г/моль} ]
По молярной массе определяем ( n ): [ M = 12n + (2n+2) = 14n + 2 ] [ 44 = 14n + 2 ] [ n = 3 ]
Ответ: Молекулярная формула алкана ( C_3H_8 ) (пропан).
Дано: масса алкана = 4,4 г, объем оксида углерода (IV) = 6,72 л, объем водяных паров = 7,2 л, плотность вещества = 1,97 г/л
Молекулярная формула алкана: CₙH₂ₙ₊₂
Решение:
Найдем количество молей оксида углерода (IV): n(CO₂) = V/22,4 = 6,72/22,4 = 0,3 моль
Найдем количество молей водяных паров: n(H₂O) = V/22,4 = 7,2/22,4 = 0,32 моль
Найдем количество молей углерода и водорода в алкане: n(C) = 0,3 моль n(H) = 0,32 моль * 2 = 0,64 моль
Найдем массу углерода и водорода в алкане: m(C) = n(C) 12 = 0,3 12 = 3,6 г m(H) = n(H) 1 = 0,64 1 = 0,64 г
Найдем массу алкана: m(алкан) = m(C) + m(H) = 3,6 + 0,64 = 4,24 г
Найдем количество углерода и водорода в молекуле алкана: n(C) = m(алкан) / M(алкан) n(H) = m(алкан) / M(алкан)
Решим систему уравнений и найдем молекулярную формулу алкана: n(C) = 3 n(H) = 8
Итак, молекулярная формула алкана - C₃H₈.
Дано: масса алкана = 4,4 г, объем оксида углерода (IV) = 6,72 л, объем водяных паров = 7,2 л, плотность вещества = 1,97 г/л.
Найдем количество молей оксида углерода (IV): Масса оксида = объем плотность = 6,72 л 1,97 г/л = 13,2144 г Молярная масса CO2 = 12,01 г/моль + 2 * 16,00 г/моль = 44,01 г/моль Количество молей CO2 = масса / молярная масса = 13,2144 г / 44,01 г/моль ≈ 0,3 моль
Найдем количество молей водяных паров: Количество молей H2O = объем плотность / молярная масса = 7,2 л 1,97 г/л / 18,02 г/моль ≈ 0,79 моль
Посмотрим на соотношение молей алкана, оксида углерода (IV) и водяных паров в процессе сгорания: 1 моль алкана + n моль O2 -> x моль CO2 + y моль H2O
Согласно закону сохранения массы и закону Дальтона: m(алкан) = m(CO2) + m(H2O) 4,4 г = x 44,01 г/моль + y 18,02 г/моль 4,4 = 0,3 44,01 + 0,79 18,02 4,4 = 13,203 + 14,228 4,4 ≈ 27,431
Получается, что в процессе сгорания алкана массой 4,4 г образовалось вещество массой около 27,4 г. Так как масса увеличивается в результате образования оксида углерода (IV) и водяных паров, можно предположить, что алкан имеет 5 или более углеродов. Таким образом, молекулярная формула этого алкана скорее всего C5H12, что соответствует пентану.
