Question

При сгорании 3 л газообразного алкана образовалось 6 л углекислого газа. Определите молекулярную формулу вещества

Answer 1

CnH2n+2 + (n+(n+1)/2)O₂ = nCO₂ + (n+1)H₂O

V(CnH2n+2)=V(CO₂)/n

n=V(CO₂)/V(CnH2n+2)

n=6/3=2

C₂H₆ этан

2С₂Н₆ + 7О₂ = 4СО₂ + 6Н₂О

Answer 2

Когда газообразный алкан сгорает в атмосфере кислорода, происходит реакция с образованием углекислого газа (диоксида углерода) и воды. Общее уравнение реакции сгорания метана (примера алкана) выглядит следующим образом:

\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g) \]

Это уравнение показывает, что одна молекула метана реагирует с двумя молекулами \( O_2 \) (кислорода) и образует одну молекулу \( CO_2 \) (углекислого газа) и две молекулы \( H_2O \) (воды).

Из вашего вопроса видно, что образуется 6 литров \( CO_2 \). Так как объемы газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) пропорциональны их молярным количествам, то можно заключить, что образуется в 2 раза больше объема \( CO_2 \) по сравнению с объемом алкана (метана).

Таким образом, если объем алкана \( V_{\text{алкана}} \) равен 3 л, то объем \( CO_2 \) равен \( 2 \times V_{\text{алкана}} \), то есть 6 л.

Теперь мы можем записать уравнение для объемов:

\[ V_{\text{алкана}} + 2V_{O_2} \rightarrow 2V_{CO_2} + 2V_{H_2O} \]

Подставим известные значения:

\[ 3 + 2V_{O_2} \rightarrow 2 \times 3 + 2 \times 3 \]

Упростим:

\[ 3 + 2V_{O_2} \rightarrow 6 + 6 \]

\[ 2V_{O_2} \rightarrow 9 \]

\[ V_{O_2} \rightarrow \frac{9}{2} \]

Таким образом, моль \( O_2 \) в два раза больше, чем моль \( CH_4 \). Общая стехиометрическая пропорция для молекул алкана и \( O_2 \) равна 1:2.

Теперь мы можем записать молекулярную формулу алкана. В случае метана (CH₄) молекулярная формула уже предоставлена, но если речь идет о другом алкане, вы можете использовать аналогичный метод, учитывая стехиометрическую пропорцию. Например, для этана (C₂H₆) пропорция также будет 1:2, и процесс будет выглядеть следующим образом:

\[ 2C_2H_6(g) + 7O_2(g) \rightarrow 4CO_2(g) + 6H_2O(g) \]

Таким образом, молекулярная формула алкана будет \( C_nH_{2n+2} \), где \( n \) - количество углеродных атомов в молекуле алкана.