Углеводород содержит 83,33% углерода. Установите молекулярную формулу этого вещества, если его относительная плотность по воздуху равна 2,48

Для определения молекулярной формулы углеводорода, содержащего 83,33% углерода, и имеющего относительную плотность по воздуху 2,48, мы будем следовать нескольким шагам.

Шаг 1: Определение массовой доли углерода и водорода

Имеем:

• Массовая доля углерода (C) = 83,33%
• Массовая доля водорода (H) = 100% - 83,33% = 16,67%

Шаг 2: Определение числа молей элементов

Чтобы найти молекулярную формулу, нужно выразить отношения количества молей углерода и водорода. Сначала найдем число молей для каждого элемента, используя его атомную массу:

• Атомная масса углерода (C) = 12 г/моль
• Атомная масса водорода (H) = 1 г/моль

Теперь вычислим количество молей для углерода и водорода из 100 г углеводорода (для удобства расчетов):

1. Для углерода: \[ n_C = \frac{83,33 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} \approx 6,94 \, \text{моль} \]

2. Для водорода: \[ n_H = \frac{16,67 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 16,67 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Определение отношения молей элементов

Теперь найдем соотношение молей углерода и водорода:

• \[ \text{Отношение } C:H = 6,94 : 16,67 \]

Чтобы упростить это отношение, разделим каждое значение на наименьшее из них:

• \[ \text{Наименьшее значение} = 6,94 \]

1. Для углерода: \[ \frac{6,94}{6,94} = 1 \]
2. Для водорода: \[ \frac{16,67}{6,94} \approx 2,40 \]

Это позволяет нам приблизительно установить соотношение:

• \( C_1H_{2,4} \)

Шаг 4: Приведение к целым числам

Чтобы получить целые числа, умножим на 5:

• \( C_5H_{12} \)

Шаг 5: Подтверждение по относительной плотности

Теперь проверим, соответствует ли полученная формула \((C_5H_{12})\) заданной относительной плотности (по воздуху):

1. Вычислим молекулярную массу \(C_5H_{12}\): \[ M = (5 \times 12) + (12 \times 1) = 60 + 12 = 72 \, \text{г/моль} \]

2. Найдем относительную плотность: \[ \text{Относительная плотность} = \frac{M_{\text{углеводорода}}}{M_{\text{воздуха}}} \]

   Принимая, что молекулярная масса воздуха \(\approx 29 \, \text{г/моль}\): \[ \text{Относительная плотность} = \frac{72}{29} \approx 2,48 \]

Заключение

Мы получили молекулярную формулу углеводорода \(C_5H_{12}\) (пентан), которая соответствует условию задачи. Таким образом, заданный углеводород — это пентан.