Question

При спалюванні 40 г вуглеводню утворилося 132 г вуглекислого газу та 36 г води. Відносна густина речовини за воднем дорівнює 20. Визначити формулу сполуки

Answer 1

Задача: при сжигании 40 г углеводорода образовалось 132 г углекислого газа и 36 г воды. Относительная плотность вещества по водороду равна 20. Определить формулу соединения.

Дано:

m (CxHy) = 40 г;

m (CO₂) = 132 г;

m (H₂O) = 36 г;

D (H₂) = 20.

Найти:

x, y — ?

Решение:

1. Найдём количества веществ углекислого газа и воды. По формуле:

‣‎ n = m ÷ M; где: n - количество вещества (моль), m - масса (г), M - молярная масса, значения берутся из таблицы Менделеева (г/моль).

n (CO₂) = m ÷ M = 132 ÷ 44 г/моль = 3 (моль).

n (H₂O) = m ÷ M = 38 г ÷ 18 г/моль = 2 (моль).

2. Теперь нужно вычислить количество вещества каждого элемента в углеводороде. Решаем далее по данному правилу:

n (C в CxHy) = n (CO₂) ⇒ 3 (моль).

n (H в CxHy) = 2n (H₂O) ⇒ 4 (моль).

! Водород умножили на 2, так как в формуле воды 2 атома водорода !

3. Так как нам известно количество вещества углерода и водорода в соединении, узнаем их массы по всё той же формуле.

m (C в CxHyNz) =  n · M = 3 моль · 12 г/моль = 36 (г).

m (H в CxHyNz) = n · M = 4 моль · 1 г/моль = 4 (г).  

4. Если сложить массы углерода и водорода, то получится 40 г - как в условии, это означает, что кислорода в соединении нет. Теперь узнаем молярную массу углеводорода по формуле: M (CxHy) = M (H₂) · D; где: M - молярные массы (г/моль), D - плотность по газу, безразмерная величина.

M (CxHy) = 2 г/моль · 20 = 40 (г/моль).

5. По количеству вещества каждого элемента видим, что углерод относится к водороду в соотношении 3 : 4, соответственно, простейшая формула соединения — C₃H₄.

M (C₃H₄) = 3 · 12 + 4 · 1 = 40 (г/моль) - совпало. Значит, простейшая формула является истинной.

Ответ: C₃H₄.

Answer 2

Давайте розглянемо дані, які нам надані:

Маса вуглеводню (CHₓ) = 40 г Маса вуглекислого газу (CO₂) = 132 г Маса води (H₂O) = 36 г Відносна густина речовини за воднем = 20

Спочатку знайдемо кількість молей вуглеводню, вуглекислого газу та води, використовуючи їх маси та молекулярні маси:

Молекулярна маса CO₂ = 12 (C) + 2 * 16 (O) = 44 г/моль Молекулярна маса H₂O = 2 * 1 (H) + 16 (O) = 18 г/моль

Кількість молей CO₂ = 132 г / 44 г/моль = 3 моля Кількість молей H₂O = 36 г / 18 г/моль = 2 молі

Оскільки вуглеводньо внаслідок спалювання утворює CO₂ та H₂O, давайте позначимо число молей вуглеводню як "n":

Кількість молей H₂O, що утворилася = 2 * n Кількість молей CO₂, що утворилося = 3 * n

Загальна кількість молей водню у вуглеводні = 2 * n Загальна кількість молей вуглецю у вуглеводні = n

За відомою відносною густиною речовини за воднем (20), ми можемо записати рівняння:

(Загальна кількість молей вуглецю у вуглеводні) + (Загальна кількість молей водню у вуглеводні) = 20

n + 2n = 20 3n = 20 n = 20 / 3 n ≈ 6.67

Отже, вуглеводень має близько 6.67 молей вуглецю.

Тепер ми можемо знайти молекулярну формулу вуглеводню. Молекулярна маса вуглеводню (CHₓ) буде:

Молекулярна маса CHₓ = Маса вуглецю + Маса водню = n * атомна маса вуглецю + 2 * n * атомна маса водню

За атомні маси: Атомна маса вуглецю ≈ 12 г/моль Атомна маса водню ≈ 1 г/моль

Молекулярна маса CHₓ = 6.67 * 12 + 2 * 6.67 * 1 ≈ 80.04 г/моль

Формула сполуки CHₓ буде: CHₓ

З огляду на обмежену точність відносної густини, може бути невелика неточність у розрахунках.