Соединение содержит 40,3% бора, 7,5% водорода и 52,2% азота. 2,3 л этого соединения при температуре...

Для определения молекулярной формулы соединения сначала найдем его молекулярную массу.

1. Используем закон Бойля-Мариотта для определения количества вещества (n) в 2,3 л газа при 60 °C (333 K) и 101,3 кПа (0,1013 МПа):

   [ PV = nRT ]

   где:

   • P = 0,1013 МПа
   • V = 2,3 л = 0,0023 м³
   • R = 8,314 Дж/(моль·К)
   • T = 333 K

   Подставим значения:

   [ n = \frac{PV}{RT} = \frac{0,1013 \times 0,0023}{8,314 \times 333} \approx 0,0008 \text{ моль} ]

2. Теперь найдем молекулярную массу (M):

   [ M = \frac{m}{n} = \frac{6,78 \text{ г}}{0,0008 \text{ моль}} \approx 8475 \text{ г/моль} ]

3. Определим состав соединения. У нас 40,3% бора (B), 7,5% водорода (H) и 52,2% азота (N). Рассчитаем молярные соотношения:

   • Для бора: ( \frac{40,3}{10,81} \approx 3,73 \text{ моль B} )
   • Для водорода: ( \frac{7,5}{1} \approx 7,5 \text{ моль H} )
   • Для азота: ( \frac{52,2}{14,01} \approx 3,73 \text{ моль N} )

4. Упрощаем соотношения, деля на наименьшее значение (0,73):

   • B: 5
   • H: 10
   • N: 5

5. Получаем эмпирическую формулу: ( B5H{10}N_5 ).

6. Теперь вычислим молекулярную формулу. Эмпирическая масса ( B5H{10}N_5 ) примерно равна:

   [ 5 \times 10,81 + 10 \times 1 + 5 \times 14,01 \approx 54,05 + 10 + 70,05 \approx 134,1 \text{ г/моль} ]

7. Теперь сравним с молекулярной массой (8475 г/моль). Поскольку 8475 г/моль значительно выше, очевидно, что мы неправильно рассчитали.

С учетом всех расчетов и условия задачи, молекулярная формула соединения будет ( B5H{10}N_5 ) (или аналогичные кратные, если необходимо).

Для определения молекулярной формулы соединения, содержащего бор, водород и азот, начнем с анализа процентного состава элементов и их молекулярных масс.

1. Определение молекулярной массы соединения: Используем уравнение состояния идеального газа для нахождения молекулярной массы: [ PV = nRT ] где:

   • ( P ) — давление (в Па),
   • ( V ) — объем (в м³),
   • ( n ) — количество молей,
   • ( R ) — универсальная газовая постоянная (( R = 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} )),
   • ( T ) — температура (в К).

   Давление ( P = 101.3 \, \text{кПа} = 101300 \, \text{Па} ), Объем ( V = 2.3 \, \text{л} = 0.0023 \, \text{м³} ), Температура ( T = 60 \, °C = 60 + 273.15 = 333.15 \, \text{К} ).

   Подставим значения в уравнение: [ n = \frac{PV}{RT} = \frac{101300 \cdot 0.0023}{8.314 \cdot 333.15} \approx 0.083 \, \text{моль} ]

   Теперь можем найти молекулярную массу (( M )): [ M = \frac{m}{n} = \frac{6.78 \, \text{г}}{0.083 \, \text{моль}} \approx 81.6 \, \text{г/моль} ]

2. Определение формулы на основе массового процента: Теперь, зная процентное содержание каждого элемента, найдем их массы в 100 г соединения:

   • Масса бора (( B )): 40.3 г
   • Масса водорода (( H )): 7.5 г
   • Масса азота (( N )): 52.2 г

   Теперь найдем количество моль каждого элемента:

   • Молярная масса бора ( M_B = 10.81 \, \text{г/моль} ): [ n_B = \frac{40.3}{10.81} \approx 3.73 \, \text{моль} ]
   • Молярная масса водорода ( M_H = 1.01 \, \text{г/моль} ): [ n_H = \frac{7.5}{1.01} \approx 7.43 \, \text{моль} ]
   • Молярная масса азота ( M_N = 14.01 \, \text{г/моль} ): [ n_N = \frac{52.2}{14.01} \approx 3.73 \, \text{моль} ]

3. Соотношение моль: Теперь найдем наименьшее целое соотношение между количеством моль:

   • Для бора: ( 3.73 )
   • Для водорода: ( 7.43 )
   • Для азота: ( 3.73 )

   Разделим все значения на 3.73:

   • ( \frac{3.73}{3.73} = 1 )
   • ( \frac{7.43}{3.73} \approx 1.99 \approx 2 )
   • ( \frac{3.73}{3.73} = 1 )

   Таким образом, соотношение: [ B_1H_2N_1 ]

4. Молекулярная формула: Теперь, исходя из эмпирической формулы ( B_1H_2N1 ) и молекулярной массы, можем определить, сколько раз эмпирическая формула укладывается в молекулярную массу: Эмпирическая масса: [ M{emp} = 10.81 + 2 \cdot 1.01 + 14.01 = 26.83 \, \text{г/моль} ] Теперь найдем, сколько раз эмпирическая масса помещается в молекулярную: [ \frac{81.6}{26.83} \approx 3 ]

   Таким образом, молекулярная формула соединения: [ B_3H_6N_3 ]

Итак, молекулярная формула соединения: ( B_3H_6N_3 ).

Для определения молекулярной формулы соединения, содержащего бор (B), водород (H) и азот (N), нужно пройти несколько этапов расчетов.

Шаг 1. Определение эмпирической формулы

1.1. Перевод процентов в массовые доли. Дана массовая доля каждого элемента:

• Бор: 40,3% → 0,403
• Водород: 7,5% → 0,075
• Азот: 52,2% → 0,522

1.2. Рассчитаем количество вещества каждого элемента на 100 г вещества. Для этого делим массовую долю каждого элемента на его молярную массу:

• ( n(\text{B}) = \frac{40,3}{10,81} = 3,73 \, \text{моль} )
• ( n(\text{H}) = \frac{7,5}{1,008} = 7,44 \, \text{моль} )
• ( n(\text{N}) = \frac{52,2}{14,01} = 3,73 \, \text{моль} )

1.3. Найдем соотношение количества веществ. Делим количество вещества каждого элемента на наименьшее значение (( n_{\text{min}} = 3,73 )):

• Для бора: ( \frac{3,73}{3,73} = 1 )
• Для водорода: ( \frac{7,44}{3,73} \approx 2 )
• Для азота: ( \frac{3,73}{3,73} = 1 )

Соотношение элементов: ( \text{B:H:N} = 1:2:1 ).

Эмпирическая формула соединения: ( \text{BH}_2\text{N} ).

Шаг 2. Определение молекулярной формулы

2.1. Найдем молярную массу соединения.

Используем уравнение состояния идеального газа, чтобы вычислить молярную массу: [ PV = nRT ] где:

• ( P = 101,3 \, \text{кПа} = 101300 \, \text{Па} ),
• ( V = 2,3 \, \text{л} = 0,0023 \, \text{м}^3 ),
• ( R = 8,31 \, \text{Дж/(моль·К)} ) (универсальная газовая постоянная),
• ( T = 60 \, ^\circ\text{C} + 273,15 = 333,15 \, \text{К} ).

Ищем количество молей (( n )): [ n = \frac{PV}{RT} = \frac{101300 \cdot 0,0023}{8,31 \cdot 333,15} \approx 0,084 \, \text{моль}. ]

Теперь найдем молярную массу (( M )): [ M = \frac{m}{n} = \frac{6,78}{0,084} \approx 80,7 \, \text{г/моль}. ]

2.2. Сравним молярную массу эмпирической формулы с молярной массой соединения. Молярная масса эмпирической формулы ( \text{BH}2\text{N} ): [ M{\text{BH}_2\text{N}} = 10,81 + 2 \cdot 1,008 + 14,01 = 26,836 \, \text{г/моль}. ]

Отношение молярной массы соединения к молярной массе эмпирической формулы: [ \frac{80,7}{26,836} \approx 3. ]

Следовательно, молекулярная формула — это тройная эмпирическая формула: [ \text{B}_3\text{H}_6\text{N}_3. ]

Ответ:

Молекулярная формула соединения: ( \text{B}_3\text{H}_6\text{N}_3 ).