Для решения этой задачи давайте разобьем её на несколько этапов.
Определение молекулярной формулы углеводорода:
Сначала определим, сколько углерода содержится в углеводороде. В рамках задачи нам известна массовая доля углерода, которая составляет 80%. Это значит, что из 100 г углеводорода 80 г — это углерод, а 20 г — водород.Для нахождения молекулярной формулы определим молекулы углерода (C) и водорода (H):
- Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль.
- Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль.
В 80 г углерода: \[ n(C) = \frac{80 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 6.67 \text{ моль} \]
В 20 г водорода: \[ n(H) = \frac{20 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 20 \text{ моль} \]
Теперь найдем отношение количества атомов углерода к водороду, делив каждый на наименьшее: \[ \frac{6.67}{6.67} : \frac{20}{6.67} \approx 1 : 3 \]
Это говорит о том, что молекулярная формула углеводорода — \(C_1H_3\) или сокращенно \(CH_3\).
Определение количества теплоты при сгорании:
В условии задачи сказано, что при сгорании 44,8 дм³ углеводорода выделяется 3120 кДж теплоты. Нужно рассчитать, сколько теплоты выделится при сгорании углеводорода массой 45 г.Теперь нужно узнать, сколько моль углеводорода соответствует 45 г: \[ \text{Молярная масса } CH_3 = 12 + 3 \times 1 = 15 \text{ г/моль} n = \frac{45 \text{ г}}{15 \text{ г/моль}} = 3 \text{ моль} \]
Расчет количества теплоты:
Мы знаем, что при сгорании 44,8 дм³ (или 2 моль) углеводорода выделяется 3120 кДж. Значит, на 1 моль выделяется: \[ \frac{3120 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 1560 \text{ кДж/моль} \]Теперь рассчитаем теплоту, выделяемую при сгорании 3 моль углеводорода: \[ Q = n \times 1560 \text{ кДж/моль} = 3 \times 1560 = 4680 \text{ кДж} \]
Таким образом, в результате сгорания 45 г углеводорода выделится 4680 кДж теплоты.