В органическом веществе массовые доли углерода, кислорода и водорода соответственно составляют 54,5%, 36,4%, 9,1%. Плотность паров этого вещества по воздуху 3,03. Определите формулу этого вещества

Для определения формулы органического вещества, сначала мы можем определить его эмпирическую формулу, используя массовые доли элементов: углерода (C), кислорода (O) и водорода (H).

1. Определим количество моль каждого элемента:
   • Для углерода (C): 54,5% = 54,5 г
   • Для кислорода (O): 36,4% = 36,4 г
   • Для водорода (H): 9,1% = 9,1 г

Принимаем, что у нас есть 100 г вещества, что позволяет использовать процентные содержания как граммы.

2. Вычислим количество моль каждого элемента:

   • Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль

   • Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль

   • Молярная масса кислорода (O) = 16 г/моль

   • Моли углерода (C):
     \( n(C) = \frac{54,5 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} \approx 4,54 \, \text{моля} \)

   • Моли водорода (H):
     \( n(H) = \frac{9,1 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} \approx 9,1 \, \text{моля} \)

   • Моли кислорода (O):
     \( n(O) = \frac{36,4 \, \text{г}}{16 \, \text{г/моль}} \approx 2,28 \, \text{моля} \)

3. Определим отношение моль элементов: Теперь мы делим количество моль каждого элемента на наименьшее количество моль, чтобы получить простейшие соотношения:

   • Углерод: \( \frac{4,54}{2,28} \approx 1,99 \) (приблизительно 2)
   • Водород: \( \frac{9,1}{2,28} \approx 3,98 \) (приблизительно 4)
   • Кислород: \( \frac{2,28}{2,28} = 1 \)

Итак, эмпирическая формула соединения: \( C_2H_4O \).

4. Определение молекулярной формулы: Плотность паров вещества по воздуху равна 3,03. Плотность газа можно связать с его молекулярной массой по формуле:

\[ \text{Плотность} = \frac{\text{молярная масса}}{\text{молярная масса воздуха}} \times 29 \]

При известных плотностях, можем вычислить молярную массу: \[ \text{молярная масса} = 3,03 \times 29 \approx 87,87 \, \text{г/моль} \]

Теперь определим молекулярную формулу. Мы знаем, что молярная масса нашего эмпирического состава \( C_2H_4O \):

• \( 2 \times 12 + 4 \times 1 + 16 = 28 \, \text{г/моль} \)

Теперь, чтобы найти молекулярную форму, делим молярную массу молекулы на молярную массу эмпирической формулы: \[ \frac{87,87}{28} \approx 3,13 \]

Так как мы берем целые числа, умножаем всю эмпирическую формулу на 3:

• Молекулярная формула: \( C_6H_{12}O_3 \).

Таким образом, формула данного вещества: \( C_6H_{12}O_3 \).