Определи молекулярную формулу алкана, если его относительная плотность по водороду равна 22.

Чтобы определить молекулярную формулу алкана на основе его относительной плотности по водороду, следуем следующим шагам.

Шаг 1: Понимание относительной плотности

Относительная плотность вещества по отношению к водороду — это отношение массы одного моля вещества к массе одного моля водорода. Поскольку относительная плотность по водороду равна 22, это означает, что 1 моль данного алкана весит в 22 раза больше, чем 1 моль водорода.

Шаг 2: Определение молекулярной массы водорода

Молярная масса водорода (H) составляет примерно 1 г/моль. Следовательно, если относительная плотность алкана равна 22, то:

\[ \text{Молярная масса алкана} = 22 \times 1 \text{ г/моль} = 22 \text{ г/моль}. \]

Шаг 3: Формула алкана

Алканы — это углеводороды с общей формулой C\(_n\)H\(_{2n+2}\), где \(n\) — это число атомов углерода. Молекулярная масса алкана, состоящего из \(n\) атомов углерода, может быть выражена как:

\[ \text{Молярная масса} = 12n + (2n + 2), \]

где 12 — атомная масса углерода (C), а 1 — атомная масса водорода (H).

Объединим эти выражения:

\[ \text{Молярная масса} = 12n + 2n + 2 = 14n + 2. \]

Шаг 4: Уравнение для нахождения \(n\)

Теперь мы можем установить равенство между молярной массой алкана и найденной ранее массой:

\[ 14n + 2 = 22. \]

Шаг 5: Решение уравнения

Решим это уравнение относительно \(n\):

\[ 14n = 22 - 2, \] \[ 14n = 20, \] \[ n = \frac{20}{14}, \] \[ n = \frac{10}{7} \approx 1.43. \]

Так как \(n\) должно быть целым числом (поскольку нельзя иметь дробное число атомов углерода в молекуле), это указывает на то, что, возможно, исходные условия задавали алкан, который не совсем соответствует стандартному определению, или же нужно взять наименьший возможный целый молярный коэффициент.

Шаг 6: Определение ближайшего целого числа

На практике, если \(n = 1\) (это метан, CH\(_4\), который имеет молярную массу 16 г/моль), а если \(n=2\) (это этан, C\(_2\)H\(_6\), с молярной массой 30 г/моль), своей массе, которая является ближайшей к 22.

Итак, ближайшим целым \(n\) будет 1, то есть основная формула будет CH\(_4\).

Итог

Таким образом, молекулярная формула искомого алкана в данном случае — C\(_1\)H\(_4\) (метан). Но для уточнения, что целый пример больше где-то, скорее всего попытаться с C\(_2\)H\(_6\).