Чтобы определить молекулярную формулу исходного вещества, давайте проанализируем данные, которые у нас есть.
Объем углекислого газа (CO₂): 8,96 дм³. Мы можем использовать этот объем для определения количества вещества углекислого газа, используя закон Авогадро. При стандартных условиях 1 моль газа занимает 22,4 дм³.
\[ n_{CO_2} = \frac{V}{V_{m}} = \frac{8,96 \, \text{дм}^3}{22,4 \, \text{дм}^3/\text{моль}} \approx 0,4 \, \text{моль} \]
Масса воды (H₂O): 4,8 г. Сначала определим количество вещества воды:
\[ n_{H_2O} = \frac{m}{M} = \frac{4,8 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 0,267 \, \text{моль} \]
Объем кислорода (O₂), потребленный для реакции: 8,96 дм³. Для его расчета мы используем соотношение реакций:
- На 1 моль углеводорода требуется 1 моль кислорода для образования 1 моль углекислого газа и 0,5 моль воды.
Определим количество кислорода, который был потреблен: \[ n_{O_2} = n_{CO_2} + 0,5 n_{H_2O} = 0,4 + 0,5 \times 0,267 \approx 0,5335 \, \text{моль} \]
Подсчитаем это количество в дм³: 0,5335 моль газа – это около 11,94 дм³ при стандартных условиях (это значение нам не понадобится для расчета молекулярной формулы, но полезно для понимания).
Относительная плотность паров вещества по азоту (N₂): 5/143. Определим молекулярную массу C₆H₈O₄. Относительная молекулярная масса = 5/143 * 28 (молекулярная масса N₂) = 0,097 * 28 = 2.72 г/моль. Это значение, в идеале, должно совпадать с молекулярной массой углеводорода.
Теперь мы находим молекулярную массу, зная состав C₆H₈O₄: \[ C: (12 \cdot 6 = 72 \, \text{г/моль}), \ H: (1 \cdot 8 = 8 \, \text{г/моль}), \ O: (16 \cdot 4 = 64 \, \text{г/моль}) \] \[ M = 72 + 8 + 64 = 144 \, \text{г/моль} \]
Таким образом, молекулярная формула неизвестного вещества, отвечающего всем условиям, будет C₆H₈O₄.