Найдите молекулярную формулу углеводорода, имеющего плотность 1,97 г/л, если при сгорании 4,4 г его в кислороде образуется 6,72 л СО2 и 7,2 г Н2О.

Для нахождения молекулярной формулы углеводорода, сначала нужно определить его состав из данных о сгорании.

1. Определим количество углерода, содержащегося в углеводороде. Из объемного горения углеводорода образуется углекислый газ (CO₂):

   Объем CO₂ = 6,72 л

   По закону Бойля-Мариотта (при нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л): Количество моль CO₂ = \( \frac{6,72 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,3 \, \text{моль} \)

   Поскольку каждый моль CO₂ содержит 1 моль углерода, мы получаем, что: Количество углерода в углеводороде \( C = 0,3 \, \text{моль} \)

2. Теперь определим количество водорода из воды (H₂O):

   Масса H₂O = 7,2 г

   Найдем количество моль воды: Молярная масса H₂O = 18 г/моль Количество моль H₂O = \( \frac{7,2 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 0,4 \, \text{моль} \)

   Поскольку каждый моль H₂O содержит 2 моль водорода, получаем: Количество водорода в углеводороде \( H = 2 \times 0,4 \, \text{моль} = 0,8 \, \text{моль} \)

3. Таким образом, мы имеем 0,3 моль углерода и 0,8 моль водорода.

   Чтобы записать эмпирическую формулу, делим на наименьшее количество моль:

   • Для углерода: \( \frac{0,3}{0,3} = 1 \)
   • Для водорода: \( \frac{0,8}{0,3} \approx 2,67 \)

   В результате получаем соотношение около 1:2,67. Упрощая это, мы можем умножить на 3, чтобы избежать дробей:

   • C: 3
   • H: 8

   Эмпирическая формула: \( C_3H_8 \) (пропан).

4. Теперь найдем молекулярную формулу. Для этого нужно определить молярную массу углеводорода. Молярная масса пропана \( C_3H_8 \): \( 3 \times 12 + 8 \times 1 = 36 + 8 = 44 \, \text{г/моль} \)

5. Теперь рассчитаем плотность углеводорода. Используя заданную плотность 1,97 г/л, найдем его молекулярную массу. Мы знаем, что плотность рассчитывается по формуле: \[ \text{Плотность} = \frac{\text{молярная масса}}{22.4 \, \text{л/моль}} \] Отсюда: \[ \text{молярная масса} = \text{Плотность} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 1.97 \, \text{г/л} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 44 \, \text{г/моль} \]

Таким образом, мы нашли, что молекулярная (и эмпирическая) формула данного углеводорода — это C₃H₈.