Question

Під час згоряння органічної речовини масою 2,175г утворилися вуглекислий газ та вода масою 4,95г та 2,025г відповідно. Відносна густина випарів речовини за повітрям дорівнює 2. Визначте молекулярну формулу речовини.

Answer 1

Задача: при сгорании органического вещества массой 2,175 г образовались углекислый газ и вода массой 4,95 г и 2,025 г соответственно. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 2. Определите молекулярную формулу вещества.

Дано:

m (CxHyOz) = 2,175 г;

m (CO₂) = 4,95 г;

m (H₂O) = 2,025 г;

D (возд.) = 2.

Найти:

x,y,z — ?

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) = 4,95 г ÷ 44 г/моль = 0,1125 (моль).

n (H₂O) = 2,025 г ÷ 18 г/моль = 0,1125 (моль).

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

n (C в CxHyOz) = n (CO₂) ⇒ 0,1125 (моль).

n (H в CxHyOz) = 2n (H₂O) ⇒ 0,225 (моль).

P.S. Водород умножили на 2, так как в формуле воды 2 атома водорода.

3. Так как количество вещества углерода и водорода найдено, мы по вышенаписанной формуле (выражаем m) можем найти массу каждого элемента.

m (C в CxHyOz) =  n · M= 0,1125 моль · 12 г/моль = 1,35 (г).

m (H в CxHyOz) = n · M = 0,225 моль · 1 г/моль = 0,225 (г).

4. Если сложить массы углерода и водорода, то получится 1,575 г. А в задании сказано, что масса органического соединения = 2,175 г. Это означает, что в соединении присутствует кислород. Узнаем его массу.

2,175 г - 1,575 г = 0,6 (г).

5. Найдём количество вещества кислорода. По всё той же формуле, выражая через массу.

n (O в CxHyOz) = m ÷ M = 0,6 г ÷ 16 г/моль = 0,0375 (моль).

6. Мы знаем количество вещества каждого элемента в органическом соединении. Нам нужно их соотнести друг с другом, чтобы получить простейшую формулу неизвестного соединения.

C : H : O = 0,1125 : 0,225 : 0,0375     | ÷ 0,0375

C : H : O = 3 : 6 : 1

Таким образом, простейшая формула соединения — C₃H₆O.

M (C₃H₆O) = 3 · 12 + 6 + 16 = 58 (г/моль).

7. Нам в задаче дана плотность по воздуху = 2. Это для того, чтобы мы проверили, совпадает ли простейшая формула с истинной.

M (воздуха) = 29. Решаем по формуле: D = M (газа) ÷ M (воздуха).

M (CxHyOz) = 29 г/моль · 2 = 58 (г/моль) - совпадает. А значит, простейшая формула и является истинной.

Ответ: C₃H₆O.

Answer 2

Розрахунок молекулярної формули речовини

Для визначення молекулярної формули речовини, яка утворилася під час згоряння, спочатку варто визначити кількість молей кожної речовини, що утворилася. Далі можна скористатися цими значеннями для визначення молекулярної формули.

Маса вуглекислого газу (CO2) утвореного під час згоряння: $$ m_{CO2} = 4.95 \, \text{г} $$

Маса води (H2O) утвореної під час згоряння: $$ m_{H2O} = 2.025 \, \text{г} $$

Відносна густина випарів речовини за повітрям: $$ d = 2 $$

Для розрахунку молекулярної формули речовини, спочатку визначимо кількість молей кожної речовини, використовуючи їх маси та молярні маси.

Молярна маса вуглекислого газу (CO2) = 44.01 г/моль Молярна маса води (H2O) = 18.015 г/моль

Кількість молей вуглекислого газу: $$ n_{CO2} = \frac{m_{CO2}}{M_{CO2}} = \frac{4.95}{44.01} \approx 0.1124 \, \text{моль} $$

Кількість молей води: $$ n_{H2O} = \frac{m_{H2O}}{M_{H2O}} = \frac{2.025}{18.015} \approx 0.1125 \, \text{моль} $$

Тепер, враховуючи відносну густину випарів речовини за повітрям, можна визначити їхні молекулярні формули.

Відношення мас кисню до мас вуглецю в вуглекислому газі (CO2) дорівнює 32/12, а в воді (H2O) – 16/2. Знаючи, що відношення мас кисню до мас вуглецю в випарі речовини дорівнює 2, можна скласти рівняння для визначення молекулярної формули.

$$ \frac{32x}{12x} = 2 $$

Розв'язавши це рівняння, отримаємо, що x = 1. Таким чином, молекулярна формула речовини, яка утворилася під час згоряння, – C1H2O1, що спрощується до CHO.

[[1]]