Массовая доля углерода в углеводороде равна 84,21%, а относительная плотность его паров по воздуху - 3,93. Выведите молекулярную формулу соединения.
Для вывода молекулярной формулы углеводорода, зная массовую долю углерода и относительную плотность его паров, можем следовать следующим шагам:
Определение массовой доли водорода: Если массовая доля углерода C равна 84,21%, то массовая доля водорода H составит: \[ 100\% - 84,21\% = 15,79\% \]
Вычисление количества моль углерода и водорода:
- Воспользуемся атомными массами: атомная масса углерода (C) составляет приблизительно 12 г/моль, а атомная масса водорода (H) — примерно 1 г/моль.
- Рассчитаем количество моль углерода и водорода в 100 г соединения: \[ n_C = \frac{84,21 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 7,01875 \text{ моль} \] \[ n_H = \frac{15,79 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} \approx 15,79 \text{ моль} \]
Определение соотношения моль углерода к водороду: Найдем отношение: \[ \text{Соотношение} = \frac{n_C}{n_H} = \frac{7,01875}{15,79} \approx 0,444 \implies \frac{4}{9} \]
Округление до целых чисел: Поскольку соотношение моль углерода к водороду отличается от целых чисел, умножим на 9 для получения целых количества: \[ C_4H_9 \]
Использование относительной плотности: Дано, что относительная плотность паров по воздуху составляет 3,93. Это означает, что molar mass паров углеводорода в 3,93 раза тяжелее, чем воздух (молярная масса воздуха около 29 г/моль): \[ M_{\text{паров}} = 3,93 \times 29 \approx 114,97 \text{ г/моль} \]
Подтверждение молекулярной массы: Если находим молекулярную массу для C₄H₉: \[ M = 4 \cdot 12 + 9 \cdot 1 = 48 + 9 = 57 \text{ г/моль} \] Поскольку 57 г/моль не совпадает с 114,97 г/моль, следует удвоить формулу: \[ C_8H_{18} \]
Таким образом, молекулярная формула соединения: C₈H₁₈ (октан).
