Question

Алкан кількістю речовини 0,5 моль згорає без залишку в кисні об’ємом 123,2 л (н.у.). Виведіть молекулярну формулу речовини.

Answer 1

Ответ:

С7H16 - гептан

Объяснение:

Answer 2

Щоб визначити молекулярну формулу речовини, спочатку необхідно з'ясувати її емпіричну формулу. За заданими даними, згоранням 0,5 моль алкану у кисні утворилося 123,2 литра вуглекислого газу за нормальних умов (н.у.).

З урахуванням реакції згоряння алканів, можна записати хімічне рівняння:

\[ \text{C}_n\text{H}_{2n+2} + (3n+1)\text{O}_2 \rightarrow (n+1)\text{CO}_2 + (n+2)\text{H}_2\text{O} \]

У нашому випадку \(n\) дорівнює 2 (за формулою \(C_nH_{2n+2}\)). Підставимо \(n = 2\) у рівняння:

\[ \text{C}_2\text{H}_6 + 7\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O} \]

Це означає, що при повному згоранні етану (\(\text{C}_2\text{H}_6\)), утворюється 3 молекули \(CO_2\) і 4 молекули \(H_2O\). Однак важливо врахувати, що об'єм газів за нормальних умов відноситься до молекул \(CO_2\) і \(H_2O\) як до одного молекулу. Таким чином, об'єм \(CO_2\) утричі менший, ніж об'єм \(H_2O\). Отже, ми можемо записати рівняння відношення молекул:

\[ \frac{3}{1} \text{CO}_2 : \frac{4}{3} \text{H}_2\text{O} \]

Спростимо це відношення, помноживши обидві сторони на 3:

\[ 9 \text{CO}_2 : 4 \text{H}_2\text{O} \]

Це вказує на те, що при повному згоранні алкану утворюється 9 молекул \(CO_2\) на 4 молекули \(H_2O\). Тепер можна визначити емпіричну формулу алкану, розподіливши кількість атомів кожного елемента на їхні відношення в реакції згорання:

\[ \text{C} : \text{H} = 9 : 4 \]

Тепер визначимо найменший спільний кратник для 9 і 4, який дорівнює 36. Розділімо обидві частини на 9:

\[ \text{C} : \text{H} = 4 : 1 \]

Отже, емпірична формула алкану - \(C_4H_1\). Однак щоб знайти молекулярну формулу, нам потрібно знати масу молекули. Знаючи, що 0,5 моль алкану мають масу близько 123,2 г (за моль \(CO_2\)), ми можемо визначити масу одного молекулярного блоку (\(C_4H_1\)). Знаючи, що в \(CO_2\) атом вуглецю має масу близько 12 г/моль, атом водню - близько 1 г/моль, ми можемо визначити масу одного молекулярного блоку:

\[ 4 \times 12 + 1 \times 1 = 49 \, \text{г/моль} \]

Тепер, порівнюючи це з масою емпіричної формули (\(C_4H_1\)), яка дорівнює 49 г/моль, ми бачимо, що маса молекулярної формули і емпіричної формули однакова. Таким чином, молекулярна формула алкану - \(C_4H_1\). Однак можна спростити його, записавши його як \(CH_4\), що є формулою метану. Таким чином, метан (\(CH_4\)) є алканом, який відповідає заданим умовам.