Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля водорода в котором составляет 20%, относительная плотность углеводорода по воздуху равна 1,035
Чтобы найти молекулярную формулу углеводорода, необходимо использовать данные о массовой доле водорода и относительной плотности углеводорода по воздуху.
Определение массы углеводорода: Массовая доля водорода составляет 20%. Это значит, что в 100 г углеводорода содержится 20 г водорода и 80 г углерода. Таким образом, углеводород можно представить как \( C_xH_y \), где:
\[ \frac{y \cdot 1}{x \cdot 12} = \frac{20}{80} \]
Упрощая, получаем:
\[ \frac{y}{x} = \frac{1}{4} \quad (1) \]
Это означает, что на каждую молекулу углерода приходится 4 атома водорода, т.е. \( y = 4x \).
Использование относительной плотности: Относительная плотность углеводорода по воздуху равна 1,035. Это означает, что:
\[ \frac{M}{M_{воздуха}} = 1,035 \]
Плотность воздуха примерно равна 29 г/моль, таким образом:
\[ M = 1,035 \cdot 29 \approx 30 г/моль \]
Подстановка в уравнение молекулярной массы: Мы знаем, что молекулярная масса углеводорода может быть выражена как:
\[ M = 12x + 1y \]
Подставляя \( y = 4x \) в уравнение, получаем:
\[ M = 12x + 4x = 16x \]
Теперь приравняем к найденной массе:
\[ 16x = 30 \]
Решая это уравнение, находим:
\[ x \approx 1,875 \]
Поскольку количество атомов углерода должно быть целым числом, округляем \( x = 2 \).
Подставляя обратно, находим:
\[ y = 4 \cdot 2 = 8 \]
Молекулярная формула: Таким образом, молекулярная формула углеводорода – это \( C_2H_8 \), что соответствует бутану.
Итак, молекулярная формула углеводорода с массовой долей водорода 20% и относительной плотностью 1,035 – это C₂H₈.
