Для определения молекулярной формулы неизвестного вещества, давайте последовательно разберёмся с информацией, которую мы имеем.
Когда вещество сгорело в кислороде, образовались углекислый газ и вода. Объём углекислого газа (CO₂) составил 8,96 дм³, а масса воды (H₂O) — 4,8 г.
Рассчитаем количество молей углекислого газа и воды:
Для углекислого газа (при нормальных условиях) 1 моль занимает объем 22,4 дм³. Поэтому количество молей CO₂: \[ n_{CO₂} = \frac{8,96 \, \text{дм}^3}{22,4 \, \text{дм}^3/\text{моль}} \approx 0,4 \, \text{моля} \]
Для воды (H₂O) используем формулу: \[ n_{H₂O} = \frac{4,8 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 0,267 \, \text{моля} \]
В уравнении реакций сгорания можно предположить, что для каждого моль углеводорода \(C_xH_y\) будет образовываться \(x\) молей CO₂ и \(\frac{y}{2}\) молей H₂O. Так как мы имеем 0,4 моль CO₂, это указывает на количество углерода в веществе. Таким образом, \(x = 0,4\).
Соответственно, из 0,267 молей H₂O мы можем найти количество водорода, которое составляет \(y\): \[ n_{H₂O} = \frac{y}{2} \implies y = 2 \cdot 0,267 \approx 0,534 \Rightarrow y \approx 2 \]
Теперь нужно учесть относительную плотность паров по азоту (N₂). Относительная плотность 5,143 указывает, что молекулярная масса нашего вещества в 5,143 раз больше молекулярной массы азота (первая таблица — 14 г/моль): \[ M = 5,143 \cdot 14 \, \text{г/моль} \approx 72 \, \text{г/моль} \]
Используя молекулярные массы углерода (C) — 12 г/моль, водорода (H) — 1 г/моль и кислорода (O) — 16 г/моль, можем составить уравнение для нахождения формулы: \[ 12x + 1y + 16 \cdot z = 72 \]
В данном случае, мы знаем, что \(x = 4\) (углерод), \(y = 8\) (водород), и \(z\) будет равен 4 (кислород): \[ 12 \cdot 4 + 1 \cdot 8 + 16 \cdot 4 = 48 + 8 + 64 = 72 \, \text{г/моль}. \]
Следовательно, молекулярная формула исходного вещества — \(C_6H_8O_4\).
Таким образом, ответ: C₆H₈O₄.