При сгорании органического вещества, не содержащего атомы кислорода, образовалось 4,48 л (н. у.) углекислого газа, 3,6 г воды и 3,65 г хлороводорода. Относительная плотность этого…

Давайте разберем задачу пошагово, чтобы понять, какое вещество сгорело и как оно выглядит по формуле.

Шаг 1: Анализ данных

Из условия имеем:

• Объем CO₂ при сгорании: 4,48 л (н.у.)
• Масса воды: 3,6 г
• Масса HCl (хлороводорода): 3,65 г
• Относительная плотность по метану: 4,031

Важно: В условии есть такие подсказки:

• Вещество не содержит атомов кислорода.
• Образовались CO₂, H₂O и HCl.
• Значит, исходное вещество — органическое соединение, в котором есть H и Cl, но нет O.

Шаг 2: Определение количества веществ

Объем CO₂:
Объем 4,48 л при н.у. соответствует количеству вещества по формуле:
\( n_{CO_2} = \frac{V_{CO_2}}{22,4} \) (л при н.у.)

\[ n_{CO_2} = \frac{4,48}{22,4} = 0,2 \text{ моль} \]

Масса воды: 3,6 г
Молярная масса воды: \( M_{H_2O} = 18 \text{ г/моль} \)
Количество кислорода в воде:
\[ n_{H_2O} = \frac{3,6}{18} = 0,2 \text{ моль} \]

Масса HCl: 3,65 г
Молярная масса HCl: \( M_{HCl} = 36,46 \text{ г/моль} \)
Количество HCl:
\[ n_{HCl} = \frac{3,65}{36,46} \approx 0,1 \text{ моль} \]

Шаг 3: Вывод о содержании элементов в исходном веществе

Исходное вещество не содержит кислорода, значит:

• В нем есть водород и хлор.
• Все кислород появился в процессе сгорания: из воды (H₂O) и HCl, то есть вещества, содержащего H и Cl.

Количество углерода:
CO₂ образовалось 0,2 моль, а каждый атом C в исходном веществе — один атом C, потому:
\[ n_C = n_{CO_2} = 0,2 \text{ моль} \]

Количество водорода:
Образовалась вода: 0,2 моль.
Но в исходном веществе H содержится в количестве, равном половине суммы H, попавшей в воду, то есть для каждой молекулы воды — 2 атома H,
поэтому:
\[ n_{H} = 2 \times n_{H_2O} = 2 \times 0,2= 0,4 \text{ моль} \]

Количество хлора:
Объем HCl: 0,1 моль, значит, исходное вещество содержит как минимум 0,1 моль Cl.

Шаг 4: Определение молекулы исходного вещества

Обозначим молекулу вещества как \( C_x H_y Cl_z \).

• \( x = n_C = 0,2 \text{ моль} \)
• \( y = n_H / n_C = 0,4 / 0,2 = 2 \)
• \( z = n_{Cl} = 0,1 / 0,2 = 0,5 \)

Получается, что соотношение в молекуле таково:
\[ C_{1} H_{2} Cl_{0.5} \]

Чтобы избавиться от дроби, умножим все индексы на 2:
\[ C_{2} H_{4} Cl \]

Таким образом, молекула исходного вещества — \( C_2 H_4 Cl \).

Шаг 5: Проверка по относительной плотности

Относительная плотность по метану равна 4,031, значит, масса молекулы в 4,031 раза больше молекулы метана по молекулярной массе.

Молекулярная масса метана \( CH_4 \):
\[ 12 + 4 \times 1 = 16 \]

Масса молекулы вещества:
\[ M_{вещество} = 4,031 \times 16 = 64,496 \text{ г/моль} \]

Молярная масса \( C_2 H_4 Cl \):

\[ (2 \times 12) + (4 \times 1) + 35.5 = 24 + 4 + 35.5 = 63.5 \text{ г/моль} \]

Очень близко к рассчитанной, значит, наше предположение — \( C_2 H_4 Cl \).

Ответ:

Это органическое соединение — ди-хлорэтан (или 1,2-дихлорэтан), молекулярная формула: \(\mathbf{C_2H_4Cl}\).

Если нужно уточнить или воспользоваться более конкретными расчетами — пожалуйста, скажи!