Для решения задачи о выведении молекулярной формулы органического вещества, давайте разложим задачу на несколько шагов.
Шаг 1: Определение количества вещества
Сначала найдем, сколько моль органического вещества у нас имеется.
Используем формулу:
[ n = \frac{V}{V_m} ]
где:
- ( n ) — количество вещества (моль),
- ( V ) — объем газа (л),
- ( V_m ) — молярный объем газа при нормальных условиях, который равен ( 22,4 , \text{л/моль} ).
Итак, для 1,73 л вещества:
[ n_{\text{вещества}} = \frac{1,73 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,077 , \text{моль} ]
Шаг 2: Определение массы углекислого газа и воды
При сжигании 9,6 г органического вещества образуется:
- 15,68 л углекислого газа (CO₂)
- 10,8 г воды (H₂O)
Теперь рассчитаем количество моль углекислого газа и воды, используя ту же формулу.
Для углекислого газа:
[ n_{CO_2} = \frac{15,68 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,699 , \text{моль} ]
Для воды:
Молярная масса воды (H₂O) = 18 г/моль
[ n_{H_2O} = \frac{10,8 , \text{г}}{18 , \text{г/моль}} \approx 0,6 , \text{моль} ]
Шаг 3: Определение чисел атомов углерода, водорода и кислорода
Углерод (C): Количество атомов углерода в углекислом газе равно количеству моль CO₂:
[ n_C = n_{CO_2} = 0,699 , \text{моль} ]
Водород (H): Каждая молекула воды содержит 2 атома водорода, следовательно:
[ n_H = 2 \cdot n_{H_2O} = 2 \cdot 0,6 , \text{моль} = 1,2 , \text{моль} ]
Кислород (O): Каждая молекула углекислого газа и воды содержит по 1 и 1 атома кислорода соответственно:
[ n_O = n_{CO_2} + n_{H_2O} = 0,699 + 0,6 \approx 1,3 , \text{моль} ]
Шаг 4: Найдем общее количество атомов в молекуле
Теперь, чтобы получить молекулярную формулу, мы должны привести количество атомов к целым значениям. Выделим наименьшее число моль и разделим все значения на него:
[
\text{Моль C} = \frac{0,699}{0,699} = 1
]
[
\text{Моль H} = \frac{1,2}{0,699} \approx 1,72 \approx 2
]
[
\text{Моль O} = \frac{1,3}{0,699} \approx 1,86 \approx 2
]
Шаг 5: Запись молекулярной формулы
Таким образом, мы можем записать молекулярную формулу органического вещества как:
[ C_1H_2O_2 ]
Для удобства записи, молекулярную формулу можно упростить до:
[ CH_2O_2 ]
Таким образом, молекулярная формула органического вещества, которую мы нашли, это C₂H₄O₂ (уксусная кислота).