Question

При сгорании в кислороде углеводорода с общей формулой CnH2n-2 образовалось 391,1 г СО2 и 120 г Н2О. Требуется: а) определить молекулярную формулу углеводорода и структурные формулы его изомеров; б) вычислить массу сожжённого углеводорода; в) вычислить объём кислорода, израсходованного при горении. (О.: а. C4H6; б.120 г; в. 271,04 л)

Answer 1

CnH2n-2 + O2 = CO2 + H2O

nC = nCO2 = 391.1 / (12+2*16) = 8,9 моль

nH = 2 nH2O = 2* (120/18) = 13.2 моль

mв-ва = nC*Ar C +  nH*Ar H= 8,9*12 + 13,2 *1= 106.8  + 13 = 120 г

nC: nH = 8.9/8.9 :13.2/8.9 = 1: 1.5 = 2:3  - - соотношение коэффициентов в формуле, но  такое соединение С2H3 - не существует, нодо увеличить индексы на 2 , следовательно соединение С4Н6

2C4H6 +11O2 = 8 CO2 +6H2O

11 моль О2 - 8 моль СО2

х моль О2 - 8,9 моль СО2, х = 11*8,9/8 = 12.1 моль

VO2 =12.1*22.4 = 271.04 k

Answer 2

Давайте решим эту задачу по порядку:

а) Определение молекулярной формулы углеводорода и структурных формул его изомеров:

Пусть молекулярная формула углеводорода имеет общий вид CnH2n-2. Для начала, определим количество углерода и водорода в данной реакции:

Масса CO2 = 391,1 г Масса H2O = 120 г

1 молекула CO2 содержит 1 атом углерода и 2 атома кислорода. 1 молекула H2O содержит 2 атома водорода и 1 атом кислорода.

Теперь найдем количество молекул CO2 и H2O:

Молекулы CO2 = масса CO2 / молярная масса CO2 Молекулы CO2 = 391,1 г / 44,01 г/моль ≈ 8,88 моль

Молекулы H2O = масса H2O / молярная масса H2O Молекулы H2O = 120 г / 18,02 г/моль ≈ 6,66 моль

Теперь сравним количество углерода и водорода:

Количество атомов углерода в CO2 = 8,88 моль * 1 атом = 8,88 атомов Количество атомов углерода в углеводороде CnH2n-2 = n атомов

Количество атомов водорода в H2O = 6,66 моль * 2 атома = 13,32 атомов Количество атомов водорода в углеводороде CnH2n-2 = 2n - 2 атома

Теперь уравняем количество углерода и водорода:

n = 8,88 атомов / 1 атом = 8,88 2n - 2 = 13,32 атомов / 2 атома = 6,66

Таким образом, n ≈ 9.

Теперь найдем молекулярную формулу углеводорода, подставив n в общую формулу: CnH2n-2 Молекулярная формула углеводорода: C9H16

Для определения структурных формул его изомеров с таким составом C9H16 нужно построить все возможные комбинации углеродных цепей с разными связями. Здесь приведу несколько изомеров с такой молекулярной формулой:

1. Изомер с одинарными связями между атомами углерода:

   H H \ /
   H-C-C-C-C-H /
   H H

2. Изомер с двумя метильными (CH3) группами и двойной связью:

   H H \ /
   H-C-C=C-C-H /
   H H

3. Изомер с циклической структурой:

   H /
   H-C-C-C-C-H \ / H

Может существовать и другие изомеры, но здесь приведены лишь несколько примеров.

б) Вычисление массы сожженного углеводорода:

Масса CO2 = 391,1 г Молярная масса CO2 = 44,01 г/моль

Масса углеводорода = Масса CO2 / (молярная масса CO2 * количество молекул CO2) Масса углеводорода = 391,1 г / (44,01 г/моль * 8,88 моль) ≈ 1,06 г

в) Вычисление объема кислорода, израсходованного при горении:

Уравнение реакции сгорания углеводорода:

CnH2n-2 + (3n - 1/2)O2 → nCO2 + (n - 1)H2O

Для сожженного углеводорода C9H16, n = 9.

Количество молекул кислорода, необходимых для сгорания, равно (3 * 9 - 1/2) = 26,5 моль.

Объем кислорода, израсходованного при горении, можно найти с помощью уравнения состояния идеального газа:

V = nRT/P

где V - объем кислорода, n - количество молекул кислорода, R - универсальная газовая постоянная (приблизительно 0,0821 латм/(мольК)), T - температура в Кельвинах, P - атмосферное давление (приблизительно 1 атм).

Предположим, что горение происходит при комнатной температуре (приблизительно 298 К).

V = 26,5 моль * 0,0821 латм/(мольК) * 298 К / 1 атм ≈ 271,04 л

Таким образом, объем кислорода, израсходованного при горении углеводорода C9H16, составляет около 271,04 л. Это и есть ответ на вопрос (в. 271,04 л).