Question

Під час згоряння вуглеводню утворилися вуглекислий газ об'ємом 16,128л (н.у.) та вода масою 10,8г. Установіть молекулярну формулу вуглеводню, якщо вiдносна густина його випарів за гелієм дорiвнюе 20,5.​

Answer 1

Ответ:

C₆H₁₀.

Объяснение:

n(C) = 16,128 л / 22,4 л/моль = 0,72 моль

n(H) = 10,8 г / 9 г/моль = 1,2 моль

n(C) : n(H) = 0,72 : 1,2 = 3 : 5 = 6 : 10 ⇒ C₆H₁₀

M(C₆H₁₀) = 82 г/моль = 20,5 · 4 г/моль.

Answer 2

Для розв'язання цього завдання використаємо закон пропорційності об'ємів газів:

V1/V2 = (n1/n2) * (T2/T1) * (P1/P2)

Де: V1 - об'єм газу до згоряння (16,128 л) V2 - об'єм газу після згоряння (16,128 л) n1 - кількість речовини газу до згоряння n2 - кількість речовини газу після згоряння T1 - температура газу до згоряння (температура нормальних умов, 0°С або 273,15 К) T2 - температура газу після згоряння (температура нормальних умов, 0°С або 273,15 К) P1 - тиск газу до згоряння (нормальний тиск, 1 атмосфера або 760 мм рт.ст.) P2 - тиск газу після згоряння (нормальний тиск, 1 атмосфера або 760 мм рт.ст.)

Також використаємо закон Дальтона для розрахунку кількості речовини газу:

P = n * RT/V

Де: P - тиск газу (виразимо його як nRT/V) n - кількість речовини газу R - універсальна газова стала (0,0821 атм*л/(моль*К) T - температура газу (виразимо її як nRT/P) V - об'єм газу

Зауважимо, що об'єм газу та тиск не змінюються під час згоряння, тому обидва рівняння будуть мати вид:

n1 * R * T1 = n2 * R * T2

Тому:

n1/n2 = T2/T1

Підставимо вираз для відношення кількості речовини газу в рівняння об'єму газу:

V1/V2 = (T2/T1) * (P1/P2)

Тепер обчислимо потрібні значення.

n1/n2 = T2/T1 n1/n2 = 273,15/273,15 (температура нормальних умов) n1/n2 = 1

V1/V2 = (T2/T1) * (P1/P2) 16,128/V2 = 1 * (760/760) (нормальний тиск) V2 = 16,128 л

Отже, об'єм газу після згоряння дорівнює 16,128 л.

Тепер розрахуємо кількість речовини газу:

P = n * RT/V P = 20,5 R = 0,0821 атм*л/(моль*К) T = 273,15 К n = PV/RT n = 20,5 * 16,128 / (0,0821 * 273,15) n = 417,49 моль

Отже, кількість речовини газу після згоряння дорівнює 417,49 моль.

Для визначення молекулярної формули вуглеводню обчислимо мольний відносний вміст вуглецю і водню в газі:

Маса вуглецю = 12 г/моль (атомна маса вуглецю) Маса водню = 1 г/моль (атомна маса водню)

Маса вуглецю = 12 * 417,49 = 5009,88 г Маса водню = 1 * 417,49 = 417,49 г

Відносний вміст вуглецю: (маса вуглецю / маса газу) * 100% Відносний вміст водню: (маса водню / маса газу) * 100%

Відносний вміст вуглецю = (5009,88 / (5009,88 + 417,49)) * 100% = 92,28% Відносний вміст водню = (417,49 / (5009,88 + 417,49)) * 100% = 7,72%

Враховуючи, що вуглеводень складається з вуглецю і водню, можемо припустити, що його молекулярна формула складається з одного або кількох атомів вуглецю і водню. Враховуючи відносний вміст вуглецю і водню в газі, можемо сформулювати кілька можливих варіантів молекулярної формули вуглеводню.

Наприклад, якщо вуглець має 1 атом, а водень - 4 атоми, то молекулярна формула буде CH4 (метан).

Варіанти молекулярних формул вуглеводню залежать від числа атомів вуглецю і водню в молекулі.