Чтобы найти молекулярную формулу органического вещества, сначала определим его эмпирическую формулу, используя массовые доли элементов.
Определение количества молей каждого элемента:
- Массовая доля углерода (C) = 51,89%
- Массовая доля водорода (H) = 9,73%
- Массовая доля хлора (Cl) = 38,38%
Для нахождения моль каждого элемента используем атомные массы:
- Углерод (C) = 12 г/моль
- Водород (H) = 1 г/моль
- Хлор (Cl) = 35,5 г/моль
Вычисление:
- Количество молей углерода: \[ n(C) = \frac{51,89\, \text{г}}{12\, \text{г/моль}} \approx 4,32\, \text{моль} \]
- Количество молей водорода: \[ n(H) = \frac{9,73\, \text{г}}{1\, \text{г/моль}} \approx 9,73\, \text{моль} \]
- Количество молей хлора: \[ n(Cl) = \frac{38,38\, \text{г}}{35,5\, \text{г/моль}} \approx 1,08\, \text{моль} \]
Нахождение мольного соотношения: Теперь найдем соотношение, деля количество молей каждого элемента на наименьшее количество молей:
- Для углерода: \[ \frac{4,32}{1,08} \approx 4 \]
- Для водорода: \[ \frac{9,73}{1,08} \approx 9 \]
- Для хлора: \[ \frac{1,08}{1,08} \approx 1 \]
Это дает нам эмпирическую формулу: \(C_4H_{9}Cl\).
Определение молекулярной формулы: Теперь, чтобы найти молекулярную формулу, нам нужно рассчитать молекулярную массу эмпирической формулы: \[ M_{C_4H_9Cl} = 4 \times 12 + 9 \times 1 + 1 \times 35,5 = 48 + 9 + 35,5 = 92,5\, \text{г/моль} \]
Использование относительной плотности паров: По условию задачи, относительная плотность паров органического вещества по воздуху равна 3,19. Это означает, что: \[ \text{Молекулярная масса вещества } = 3,19 \times 29\, \text{г/моль} \approx 92,51\, \text{г/моль} \]
Мы видим, что молекулярная масса эмпирической формулы \(C_4H_9Cl\) (92,5 г/моль) совпадает с рассчитанной молекулярной массой, следовательно, молекулярная формула вещества также будет \(C_4H_9Cl\).
Таким образом, молекулярная формула органического вещества: C₄H₉Cl.