5. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 82,8%, абсолютная плотность его при н.у. равна 2,59 г/л. Выведите молекулярную формулу.
Для определения молекулярной формулы углеводорода, исходя из заданных данных о массовой доле углерода и плотности, будем следовать поэтапно.
Определяем состав углеводорода: Забудем пока процентное содержание углерода. Углеводороды в общем случае имеют формулу CₓHᵧ. Дано, что массовая доля углерода составляет 82,8%, значит, массовая доля водорода составляет 100% - 82,8% = 17,2%.
Вычисляем молярные массы:
- Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль.
- Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль.
Находим соотношение элементов: Пусть в углеводороде содержится x моль углерода и y моль водорода. Тогда:
\[ \frac{x \cdot 12}{x \cdot 12 + y \cdot 1} = 0,828 \]
и
\[ \frac{y \cdot 1}{x \cdot 12 + y \cdot 1} = 0,172 \]
Мы можем записать это как: \[ x : y = 82,8 : 17,2 \]
Делим на 17,2: \[ \frac{x}{17,2} : \frac{y}{17,2} = \frac{82,8}{17,2} = 4,82 : 1 \]
Чтобы получить целочисленные коэффициенты, округляем до \(5 : 1\). Таким образом, у нас получится формула C₅H₁.
Определяем молекулярную массу: Молярная масса C₅H₁: \[ 5 \cdot 12 + 1 \cdot 1 = 60 + 1 = 61 \text{ г/моль} \]
Используем указанную плотность: Дана плотность при нормальных условиях (н.у) 2,59 г/л. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
Вычисляем молекулярную массу по плотности: \[ М = d \cdot V_{м} = 2,59 \cdot 22,4 = 58,056 \text{ г/моль} \]
Это значение очень близко к молярной массе, которую мы уже нашли (61 г/моль), что подтверждает, что формула C₅H₁ может быть правильной.
Окончательная молекулярная формула: Учитывая вычисления, молекулярная формула углеводорода скорее всего соответствует C₈H₁₈.
Таким образом, молекулярная формула углеводорода: C₈H₁₈.
