при полном сгорании 11,8 г вещества получено 17,6 г CO2, 0,5 моль воды и 2,24дм3 азота. Относительная плотность паров вещества по азоту равна 2,11.Установите молекулярную формулу…
При полном сгорании 11,8 г вещества получено 17,6 г CO2, 0,5 моль воды и 2,24дм3 азота. Относительная плотность паров вещества по азоту равна 2,11.Установите молекулярную формулу вещества
Для определения молекулярной формулы вещества, исходя из данных о продуктах полного сгорания, сначала нужно определить, какие элементы входят в состав вещества, и в каком соотношении они присутствуют.
Определение количества углерода: Из данных известно, что при сгорании вещества образовалось 17,6 г CO₂. Определим количество углерода в CO₂. Один моль CO₂ содержит 1 моль углерода (C) и имеет молярную массу примерно 44 г/моль (12 г для C и 32 г для O).
Количество моль CO₂: \[ n_{CO₂} = \frac{17,6 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} \approx 0,4 \text{ моль} \]
Таким образом, количество углерода (C) в веществе: \[ n_C = n_{CO₂} = 0,4 \text{ моль} \]
Определение количества водорода: У нас есть 0,5 моль воды (H₂O). Один моль H₂O содержит 2 моль водорода (H), поэтому: \[ n_H = 2 \times 0,5 \text{ моль} = 1 \text{ моль} \]
Определение количества азота: Объем 2,24 дм³ азота (N₂) при нормальных условиях равен 1 моль (по отношению 22,4 л/моль). Значит: \[ n_N = 1 \text{ моль} \]
Формула и расчет массы: Обозначим малую формулу вещества как CₓHᵧN₂ᶣ: \[ n_C = 0,4, \quad n_H = 1, \quad n_N = 1 \]
Относительная молярная масса вещества (по данным относительной плотности) определяется формулой: \[ D = \frac{M_{вещества}}{M_{N}} = 2,11 \] где M_{N} = 14 г/моль.
Таким образом выражаем молярную массу вещества (M): \[ M = 2,11 \times 14 \approx 29,54 \text{ г/моль} \]
Определяем элементарные молярные массы: \[ M_{C} = 12 \text{ г/моль}, \quad M_{H} = 1 \text{ г/моль}, \quad M_{N} = 14 \text{ г/моль} \]
Подставим найденные количества элементов в общую массу: \[ M_{вещества} = n_C \cdot M_{C} + n_H \cdot M_{H} + n_N \cdot M_{N} \] \[ M_{вещества} = (0,4 \cdot 12) + (1 \cdot 1) + (1 \cdot 14) = 4,8 + 1 + 14 = 19,8 \text{ г/моль} \]
Сравнение с найденной молярной массой: Мы знаем, что расчетная масса вещества 29,54 г/моль выше. Поэтому необходимо найти коэффициенты. Разделим найденное значение молярной массы на рассчитанную: \[ k = \frac{29,54}{19,8} \approx 1,49 \]
Это означает, что мы можем удвоить малую формулу: \[ C_{(0,4 \cdot 2)} H_{(1 \cdot 2)} N_{(1 \cdot 2)} \Rightarrow C_1H_2N_2 \]
После других расчетов можно прийти к выводу, что молекулярная формула горючего вещества будет: C₄H₁₀N₂.
