При сжигании 1,0 л газообразного углеводорода было израсходовано 4,0 л кислорода и, помимо углекислого газа, было получено 1,6 г воды. Определите формулу углеводорода. В ответе…

Для решения данной задачи сначала определим, сколько молекул углеводорода сгорело. Пусть формула углеводорода имеет вид \( C_xH_y \). По уравнению реакции сгорания углеводорода можно записать:

\[ C_xH_y + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O \]

Далее, по условию задачи, при сжигании 1,0 л углеводорода использовано 4,0 л кислорода и получено 1,6 г воды.

1. Определим количество молей воды: Молярная масса воды (\( H_2O \)) равна \( 2 \cdot 1 + 16 = 18 \) г/моль. Количество молей воды можно вычислить по формуле: \[ n(H_2O) = \frac{m}{M} = \frac{1,6 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 0,0889 \text{ моль} \]

   Поскольку образование 1 моля воды требует 0,5 моль углеводорода (по уравнению реакции), то: \[ n(C_xH_y) = \frac{0,0889}{0,5} \approx 0,1778 \text{ моль} \]

2. Определим количество молей кислорода: Объем 4,0 л кислорода (при н.у.) составляет: \[ n(O_2) = \frac{V}{V_{мол}} = \frac{4.0 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.1786 \text{ моль} \]

3. Составим уравнение реакции: Для сгорания углеводорода считается, что на 1 моль углеводорода ( C_xH_y ) необходимо: \[ O_2: x + \frac{y}{4} - \text{молекулы углеводорода} \]

   Где необходимо 1 моль кислорода на 1 моль углеводорода (это нужно учесть для определения C и H).

4. Определим соотношение атомов углерода (C) и водорода (H). Увеличимо расчет, чтобы установить возможное значение \( x \) и \( y \): \[ x = \frac{4}{2} = 2 \] \[ y = \frac{1,6}{0,0889} = \text{(приблизительно 4)} \]

5. Формула углеводорода: Предположительно, формула углеводорода может быть \( C_2H_4 \) (этилен), так как: \[ C(H_2O): 2 \text{углерода и} 4 \text{водорода} \]

6. Молекулярная масса углеводорода: \[ M(C_2H_4) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 24 + 4 = 28 \text{ г/моль} \]

Таким образом, формула углеводорода - \( C_2H_4 \), а его молекулярная масса составляет 28 г/моль.