Для нахождения молекулярной формулы органического вещества, нам нужно использовать данные о массе сгоревшего вещества и образовавшихся продуктах — углекислом газе и воде.
Запишем данные:
- Масса органического вещества (m) = 18,5 г
- Масса углекислого газа (CO₂) = 33 г
- Масса воды (H₂O) = 13,5 г
Определим количество молей углекислого газа и воды:
- Молярная масса CO₂ = 12 (C) + 2 × 16 (O) = 44 г/моль
- Молярная масса H₂O = 2 × 1 (H) + 16 (O) = 18 г/моль
Тогда количество молей CO₂: \[ n_{CO₂} = \frac{33 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,75 \text{ моль} \]
Количество молей H₂O: \[ n_{H₂O} = \frac{13,5 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,75 \text{ моль} \]
Определим количество углерода и водорода в веществе:
Каждый моль CO₂ содержит 1 моль углерода (C): \[ C = n_{CO₂} = 0,75 \text{ моль} \]
Каждый моль H₂O содержит 2 моль водорода (H): \[ H = 2 \times n_{H₂O} = 2 \times 0,75 = 1,5 \text{ моль} \]
Соотношение между углеродом и водородом: Теперь у нас есть 0,75 моль углерода и 1,5 моль водорода, что является соотношением: \[ C : H = 0,75 : 1,5 = 1 : 2 \]
Определим количество кислорода: Мы можем определить массу кислорода, выделяющегося в реакции сгорания.
Общая масса органического вещества: \[ m_{C + H + O} = m = 18,5 \text{ г} \]
Масса углерода: \[ m_C = n_{CO₂} \times 12 \text{ г/моль} = 0,75 \times 12 = 9 \text{ г} \]
Масса водорода: \[ m_H = n_{H₂O} \times 2 \text{ г/моль} = 0,75 \times 2 = 1,5 \text{ г} \]
Таким образом, масса кислорода: \[ m_O = m - (m_C + m_H) = 18,5 - (9 + 1,5) = 8 \text{ г} \]
Молярная масса кислорода: \[ O = \frac{m_O}{16 \text{ г/моль}} = \frac{8}{16} = 0,5 \text{ моль} \]
Итак, у нас есть:
- C : 0,75 моль
- H : 1,5 моль
- O : 0,5 моль
Если мы поделим все на 0,25 моль, чтобы получить целые числа:
- C: 3
- H: 6
- O: 2
Молекулярная формула: Исходя из вышеизложенного, молекулярная формула органического вещества — \( C_3H_6O_2 \).
Это укороченная версия молекулярной формулы, и она представляет собой сложный эфир или карбоновую кислоту, например уксусную кислоту.
