Question

Определите молекулярную формулу органического вещества, в котором массовая доля углерода составляет 62,09 %, водорода – 10,32 %, кислорода – 27,59 %. Относительная плотность паров по воздуху равна 2. В ходе реакции установлено, что оно не реагирует с гидроксидом меди (II), но вступает во взаимодействие с хлоридом фосфора (V). Запишите подробное решение задачи и ответ.

Answer 1

Ответ: молекулярная формула данного органического вещества - C₃H₆O, данное вещество относится к классу кетонов и называется ацетон.

Объяснение:

Дано: w(C) = 62,09%, w(H) = 10,32%, w(O) = 27,59%, $D_{B}(B-Ba) = 2$.

Найти: формулу вещества.

Решение:

Пусть масса данного вещества равна 100 грамм. Тогда найдём массы элементов:

ᅠᅠ$\sf m(C) = \omega(C) \cdot m(B-Ba) = \dfrac{62,09}{100} \cdot 100 = 62,09$ грамм

ᅠᅠ$\sf m(H) = \omega(H) \cdot m(B-Ba) = \dfrac{10,32}{100} \cdot 100 = 10,32$ грамм

ᅠᅠ$\sf m(O) = \omega(O) \cdot m(B-Ba) = \dfrac{27,59}{100} \cdot 100 = 27,59$ грамм

Найдём количества вещества данных элементов:

ᅠᅠ$\sf n(C) = \dfrac{m(C)}{M(C)} = \dfrac{62,09}{12} = 5,174$ моль

ᅠᅠ$\sf n(H) = \dfrac{m(H)}{M(H)} = \dfrac{10,32}{1} = 10,32$ моль

ᅠᅠ$\sf n(O) = \dfrac{m(O)}{M(O)} = \dfrac{27,59}{16} = 1,724$ моль

Найдём соотношение между количествами вещества элементов:

ᅠᅠ$\sf n(C) : n(H) : n(O) = 5,174 : 10,32 : 1,724 = 3 : 6 : 1$

Простейшая молекулярная формула вещества - C₃H₆O. Проверим, истинна ли данная формула, зная плотность вещества по воздуху. Молярная масса полученного вещества равна 58 г/моль. Найдём молярную массу искомого вещества и сравним числа:

ᅠᅠ$\sf M(B-Ba) = D_B(B-Ba) \cdot M(B) = 2 \cdot 29 = 58$ г/моль

*B - это воздух

Молекулярная масса полученного нами вещества равна молекулярной массе искомого вещества, а значит формула C₃H₆O истинная. Это может быть либо альдегид, либо кетон. Однако, исходя из того, что данное вещество реагирует с пентахлоридом фосфора, делаем вывод, что это кетон - ацетон.

Составим уравнение реакции:

ᅠᅠ$\sf ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Cl\\~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~|\\CH_3-C-CH_3~+~PCl_5~\longrightarrow~CH_3-C-CH_3~+~POCl_3\\~~~~~~~~~~||~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\,~|\\~~~~~~~~~\:O~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\,Cl$

Answer 2

Для определения молекулярной формулы органического вещества, давайте шаг за шагом проанализируем предоставленные данные.

Массовая доля углерода (C) составляет 62,09%, водорода (H) – 10,32%, кислорода (O) – 27,59%. Предположим, у нас есть \( x \) граммов вещества. Тогда:

1. Масса углерода: \( 0.6209x \) 2. Масса водорода: \( 0.1032x \) 3. Масса кислорода: \( 0.2759x \)

Теперь давайте определим количество молей каждого элемента:

1. Молекулярная масса углерода (C) равна примерно 12 г/моль. 2. Молекулярная масса водорода (H) равна примерно 1 г/моль. 3. Молекулярная масса кислорода (O) равна примерно 16 г/моль.

Таким образом, количество молей:

1. Молекулы углерода: \( \frac{0.6209x}{12} \) 2. Молекулы водорода: \( \frac{0.1032x}{1} \) 3. Молекулы кислорода: \( \frac{0.2759x}{16} \)

Теперь найдем отношения количеств молекул кислорода, углерода и водорода. Для удобства предположим, что количество молекул углерода равно \( a \), водорода – \( b \), кислорода – \( c \).

\[ a : b : c = \frac{0.6209x/12}{1} : \frac{0.1032x}{1} : \frac{0.2759x/16}{1} \]

Упростим выражение:

\[ a : b : c = \frac{0.6209}{12} : 0.1032 : \frac{0.2759}{16} \]

Теперь найдем наименьшее целое отношение для \( a, b, c \). Умножим все числа на такое число, чтобы получить целые значения. В данном случае это 250. Получаем:

\[ a : b : c = \frac{0.6209 \times 250}{12} : \frac{0.1032 \times 250}{1} : \frac{0.2759 \times 250}{16} \]

Расчет дает нам \( a : b : c = 12 : 20 : 17 \).

Теперь определим отношение количества молекул углерода, водорода и кислорода в молекуле органического вещества. Пусть молекулярная формула имеет вид \( \text{C}_{12}\text{H}_{20}\text{O}_{17} \). Это соответствует отношению 12:20:17.

Также известно, что относительная плотность паров по воздуху равна 2. Это говорит о том, что молекула органического вещества содержит атомы углерода, водорода и кислорода, но не азота или других тяжелых атомов.

Также важно отметить, что органическое вещество не реагирует с гидроксидом меди (II) и вступает во взаимодействие с хлоридом фосфора (V). Это дополнительная информация, которая может помочь в определении структуры молекулы.

Таким образом, молекулярная формула органического вещества, удовлетворяющая всем условиям, может быть \( \text{C}_{12}\text{H}_{20}\text{O}_{17} \).