Question

При 200 °С и 0,1 МПа 0,716 г органического вещества в парообразном состоянии занимают объем 242,6 см3. Мольное соотношение элементов C:H:O = 3:6:1. Определите молярную массу и молекулярную формулу органического вещества.

Answer 1

Ответ:

• Молярная масса органического вещества: M(C₆H₁₂O₂)=116 г/моль
• Молекулярная формула органического вещества — C₆H₁₂O₂

Объяснение:

Дано:

p=0,1 МПа = 0,1·10⁶ Па

m=0,716 г

V=242,6 см³ = 242,6·10⁻⁶ м³

T=t°+273=200 °С +273 = 473 К

n(C):n(H):n(O) = 3:6:1

Найти: $M(C_xH_yO_z)$; $C_xH_yO_z$ - ?

Решение:

1) Если вещество находится в парообразном состоянии (т.е. это газ), то для него будет справедливо уравнение Менделеева-Клапейрона: $\boxed{pV=\frac{m}{M} RT}$, где p - давление газа, V - объем газа, m - масса газа, M - молярная масса газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.

Тогда молярная масса вещества:

$\displaystyle \boldsymbol{M(C_xH_yO_z)}=\frac{mRT}{pV} =\frac{0,716\cdot 8,31\cdot 473}{0,1\cdot 10^6\cdot 242,6\cdot 10^{-6}}\approx \boldsymbol{116 }$ г/моль

([M]=г · Дж/(моль·К) · К / (Па · м³) = г/моль)

2) Найдем молекулярную массу простейшей формулы:

$\boldsymbol{Mr(C_3H_6O_1)}=3\cdot Ar(C)+6\cdot Ar(H)+1\cdot Ar(O)=3\cdot 12+6\cdot 1+1\cdot 16=\boldsymbol{58}$

А молекулярная масса органического вещества соответственно равна $\boldsymbol{Mr(C_xH_yO_z)=116}$.

Тогда коэффициент истинной формулы:

$\displaystyle \boldsymbol{n}=\frac{Mr(C_xH_yO_z)}{Mr(C_3H_6O_1)} =\frac{116}{58} =\boldsymbol{2}$

Значит, молекулярная формула органического вещества будет иметь вид: $\boldsymbol{C_xH_yO_z}=C_{3 n}H_{6n}O_{1 n}=C_{3\cdot 2}H_{6\cdot 2}O_{1\cdot 2}=\boldsymbol{C_6H_{12}O_2}$.

#SPJ1

Answer 2

Для определения молярной массы и молекулярной формулы органического вещества можно использовать следующие шаги:

1. Рассчитаем количество молей органического вещества, используя уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление (0,1 МПа), V - объем (242,6 см³ = 0,2426 дм³), n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная (0,0821 дм³·МПа/(моль·К)), T - температура в К (200 °C = 473 К).

   Расчет: n = (PV) / (RT) = (0,1 МПа * 0,2426 дм³) / (0,0821 дм³·МПа/(моль·К) * 473 К) = 0,010 моль.

2. Найдем количество атомов каждого элемента в данном органическом веществе, используя мольное соотношение элементов C:H:O = 3:6:1: Пусть x - количество молей углерода (C), y - количество молей водорода (H), z - количество молей кислорода (O).

   Имеем следующую систему уравнений: x + y + z = 0,010, (1) x/y = 3/6, (2) x/z = 3/1. (3)

   Из уравнения (2) получаем: y = (6/3)x = 2x.

   Подставим это значение в уравнение (1): x + 2x + z = 0,010, 3x + z = 0,010. (4)

   Также, из уравнения (3): z = (1/3)x. (5)

   Подставим (5) в (4): 3x + (1/3)x = 0,010, 10x = 0,010, x = 0,001 моль.

   Теперь найдем y и z: y = 2x = 2 * 0,001 моль = 0,002 моль, z = (1/3)x = (1/3) * 0,001 моль = 0,00033 моль.

3. Вычислим массу каждого элемента: Молярная масса углерода (C) = 12,01 г/моль, Молярная масса водорода (H) = 1,008 г/моль, Молярная масса кислорода (O) = 16,00 г/моль.

   Масса углерода (C) = x * Молярная масса углерода = 0,001 моль * 12,01 г/моль = 0,012