В результате полного сгорания в кислороде навеске алкана массой 0,798г получено 1,134г воды. Установите молекулярную формулу вещества

Для выяснения молекулярной формулы алкана, необходимо определить его состав. Известно, что при полном сгорании алкана образуются углекислый газ (CO₂) и вода (H₂O).

1. Находим количество молей воды (H₂O), образовавшейся в реакции. Для этого используем молярную массу воды: \[ M_{H_2O} = 2 \cdot M_H + M_O = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \, \text{г/моль} \] Теперь считаем количество молей воды: \[ n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{1,134 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 0,063 \, \text{моль} \]

2. Теперь определим количество атомов водорода и кислорода, содержащихся в этой воде:

   • Каждый моль воды содержит 2 моля водорода (H). \[ n_H = 2 \cdot n_{H_2O} \approx 2 \cdot 0,063 = 0,126 \, \text{моль \, H} \]
   • Каждый моль воды содержит 1 моль кислорода (O). \[ n_O = n_{H_2O} \approx 0,063 \, \text{моль \, O} \]

3. Сгорание алкана можно представить следующим уравнением: \[ C_nH_m + O_2 \rightarrow nCO_2 + \frac{m}{2}H_2O \] Из уравнения видно, что на каждую 1 моль воды требуется 1/2 моля кислорода, поэтому: \[ n_{O_2} = \frac{n_O}{2} \approx \frac{0,063}{2} = 0,0315 \, \text{моль \, O_2} \]

4. Теперь найдём количество углерода (C) в алкане. Для алканов верно следующее соотношение: \[ C_nH_m \text{ требует } n \text{ молей } O_2 \] С учётом того, что для сгорания одного атома углерода требуется 1 моль кислорода, мы можем установить, что: \[ n = 0,0315 \, \text{моль \, C} \text{ (углерода равно количеству молей углекислого газа, который образуется)} \]

5. Теперь нам нужно найти соотношение: \(n\) и \(m\) связываются по формуле: \[ n + \frac{m}{4} = \frac{m + 1}{2} \]

6. Из уравнения сгорания получаем, что:

   • На одно сгорание одной молекулы алкана необходимо 1/4 моль воды и 1/2 моля кислорода, это даёт нам возможность выразить m через n.

Для краткости можно предположить, что это парафталин (нормальный алкан), например, \(C_nH_{2n+2}\). Поскольку мы знаем количество водорода и углерода, мы можем определить молекулярную формулу.

Общее количество атомов углерода и водорода также может помочь в определении: на примере \(C_nH_{2n+2}\) исходя из предположения, что это 1 или 2 углерода, можно подтвердить, что получим конечное \(C_2H_{6}\).

Подсчитываем: \[ n = 2, \text{ и } m = 6 \, (C_2H_6) \]

Таким образом, молекулярная формула вещества - это \(C_2H_6\) (этан).