Для нахождения молекулярной формулы углеводорода, начнем с данных, которые у нас есть:
- Масса углеводорода: 14,4 г
- Масса углекислого газа (CO₂): 44 г
- Масса воды (H₂O): 21,6 г
- Относительная плотность углеводорода по воздуху: 2,48
Сначала определим, сколько углерода и водорода образуется в ходе сгорания углеводорода.
1. Определим количество углерода в углекислом газе:
Каждая молекула углекислого газа содержит 1 атом углерода.
Молярная масса CO₂ = 12 (углерод) + 2*16 (кислород) = 44 г/моль.
Количество молей CO₂:
[ n_{CO₂} = \frac{44 , г}{44 , г/моль} = 1 , моль ]
Соответственно, количество углерода:
[ n_{C} = n_{CO₂} = 1 , моль ]
2. Определим количество водорода в воде:
Каждая молекула воды содержит 2 атома водорода.
Молярная масса H₂O = 2*1 (водород) + 16 (кислород) = 18 г/моль.
Количество молей H₂O:
[ n_{H₂O} = \frac{21,6 , г}{18 , г/моль} = 1,2 , моль ]
Соответственно, количество водорода:
[ n_{H} = 2 * n_{H₂O} = 2 * 1,2 = 2,4 , моль ]
3. Соотношение атомов:
Теперь у нас есть:
- 1 моль углерода (C)
- 2,4 моль водорода (H)
Чтобы найти минимальное целое соотношение, делим на 1:
[ C : H = 1 : 2,4 ]
Это можно представить как:
[ C : H = 1 : \frac{12}{5} = 5 : 12 ]
Таким образом, получаем эмпирическую формулу углеводорода: ( C_5H_{12} ).
4. Молекулярная масса углеводорода:
Теперь вычислим молекулярную массу эмпирической формулы ( C_5H_{12} ):
[ M = 512 + 121 = 60 + 12 = 72 , г/моль ]
5. Определение молекулярной формулы:
Известно, что относительная плотность углеводорода по воздуху равна 2,48. А так как плотность определяет молекулярную массу (molecular weight) в соответствии с воздухом (молярная масса воздуха ~ 29 г/моль):
[
P = 2,48 \implies \frac{M}{29} = 2,48 \implies M = 2,48 * 29 \approx 72 , г/моль
]
Тем самым, молекулярная масса совпадает с вычисленной, что говорит о том, что молекулярная формула совпадает с эмпирической.
Ответ:
Молекулярная формула углеводорода: ( C_5H_{12} ).
