3. Определите формулу углеводорода, содержащего 20% водорода по массе, если абсолютная плотность углеводорода равна 1,34 г/л.
Чтобы определить формулу углеводорода, содержащего 20% водорода по массе, а также имеющего абсолютную плотность 1,34 г/л, давайте проведем следующие шаги.
Расчет массы углеводорода: Пусть масса углеводорода составляет 100 г. В соответствии с условиями задачи, в этом углеводороде будет 20 г водорода и 80 г углерода (так как 100 г - 20 г = 80 г).
Определим моли водорода и углерода:
- Для водорода (H): Молярная масса водорода равна 1 г/моль. \[ n(H) = \frac{20 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 20 \, \text{моль} \]
- Для углерода (C): Молярная масса углерода равна 12 г/моль. \[ n(C) = \frac{80 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} \approx 6.67 \, \text{моль} \]
Определим соотношение атомов: Теперь найдем соотношение атомов водорода к углероду: \[ \text{Соотношение H:C} = \frac{20}{6.67} \approx 3 \] Это указывает на то, что на каждый атом углерода приходится примерно 3 атома водорода.
Запишем формулу углеводорода: На основании найденного соотношения, можем записать формулу углеводорода как \( C_1H_3 \), что соответствует формуле \( C_nH_{3n} \). Однако так как это не целочисленные значения, следующий шаг – привести их к целым числам.
Упрощение формулы: Чтобы получить целые числа, заметим, что мы можем умножить на 3: \[ C_2H_6 \]
Проверка молярной массы: Молярная масса \( C_2H_6 \) составляет \( 2 \times 12 + 6 \times 1 = 24 + 6 = 30 \, \text{г/моль} \).
Проверка плотности: Плотность углеводорода также можно рассчитать, зная, что 1 моль газа занимает 22.4 л при нормальных условиях. Поэтому плотность измеряется как: \[ \text{Плотность} = \frac{\text{молярная масса}}{\text{молярный объем}} = \frac{30 \, \text{г/моль}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 1.34 \, \text{г/л} \]
Таким образом, окончательная формула углеводорода, содержащего 20% водорода по массе и имеющего плотность 1,34 г/л, — это \( C_2H_6 \), известный как этан.
