Давайте последовательно решим каждый из поставленных вопросов.
1. Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором составляет 83,3%. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 36.
Решение:
Массовая доля C: 83,3%, H: 16,7%
Масса молекулы (на 100 г): C — 83,3 г, H — 16,7 г.
Молярность веществ:
- ( n_C = \frac{83,3}{12} \approx 6,944 )
- ( n_H = \frac{16,7}{1} = 16,7 )
Отношение:
[
\frac{n_H}{n_C} \approx \frac{16,7}{6,944} \approx 2,404
]
Приблизительно: ( \frac{n_H}{n_C} \approx 2,4 )
Наименьшее целое отношение: Умножим оба числа на 5:
[
n_C : n_H \approx 5 : 12
]
Относительная плотность паров по водороду ( D_{H_2} = 36 )
Плотность по водороду равна:
[
D_{H_2} = \frac{M_{вещества}}{2}
]
где ( M_{вещества} ) — молекулярная масса.
Следовательно,
[
M_{вещества} = D_{H_2} \times 2 = 36 \times 2 = 72
]
Молекулярная масса ( C_5H_{12} ):
[
5 \times 12 + 12 \times 1 = 60 + 12 = 72
]
Совпадает!
Ответ:
Молекулярная формула: ( C_5H_{12} ).
2. Найдите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что массовая доля углерода — 51,89%, водорода — 9,73%, хлора — 38,38%. Относительная плотность паров по воздуху равна 3,19.
Решение:
Массы в 100 г:
- C: 51,89 г, ( n_C = 51,89/12 \approx 4,324 )
- H: 9,73 г, ( n_H = 9,73/1=9,73 )
- Cl: 38,38 г, ( n_{Cl} = 38,38/35,45 \approx 1,082 )
Отношения:
[
n_C : n_H : n_{Cl} \approx 4,324 : 9,73 : 1,082
]
Делим все на 1,082:
[
C: 4,324/1,082 \approx 4,0
]
[
H: 9,73/1,082 \approx 9,0
]
[
Cl: 1,082/1,082 =1
]
Модель: ( C_4H_9Cl ).
[
4 \times 12 + 9 \times 1 + 35,45 = 48 + 9 + 35,45 = 92,45
]
- Относительная плотность по воздуху:
[
D = \frac{M_{вещества}}{M_{воздуха}} \Rightarrow M_{вещества} = 3,19 \times 29 = 92,51
]
Масса совпадает с расчетной, следовательно, молекулярная формула: ( C_4H_9Cl ).
3. Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода составляет 81,8%. Относительная плотность по азоту равна 1,57.
Решение:
Масса C: 81,8 г, ( n_C = 81,8/12 \approx 6,817 )
Масса H: ( 100 - 81,8 = 18,2 ) г, ( n_H = 18,2/1=18,2 )
Отношение:
[
n_H / n_C \approx 18,2/6,817 \approx 2,67
]
Близко к ( 8/3 \approx 2,67 ), значит:
[
C_3H_8
]
Проверьте молекулярную массу:
[
3 \times 12 + 8 \times 1 = 36 + 8 = 44
]
Относительная плотность по азоту:
[
D_{N_2} = \frac{M_{вещества}}{28} = 1,57 \Rightarrow M_{вещества} \approx 1,57 \times 28 = 43,96
]
Совпадает с 44, следовательно, молекулярная формула: ( C_3H_8 ).
4. Углеводород: массовая доля углерода — 84%. Относительная плотность паров по воздуху — 3,45.
Решение:
Масса C: 84 г, ( n_C = 84/12 = 7 ).
Масса H: 16 г, ( n_H= 16/1=16 ).
Отношение:
[
n_H / n_C = 16/7 \approx 2,29
]
Близко к 2, что указывает на ( C_2H_4 ) (этилен).
Молекулярная масса ( C_2 H_4 ):
[
2 \times 12 + 4 = 24 + 4=28
]
Относительная плотность:
[
D = \frac{28}{29} \approx 0,97
]
Но по условию плотность по воздуху равна 3,45, что равняется:
[
M_{вещества} = 3,45 \times M_{воздуха} = 3,45 \times 28.97 \approx 100
]
Похоже, что формула — это этан (C₂H₆). Проверьте:
Масса ( C_2H_6 ):
[
2 \times 12 + 6=24+6=30
]
Молекулярная масса не совпадает с 100, вероятно, это другой углеводород.
Поскольку масса около 100, наиболее вероятная формула — C₄H₁₀ (бутан):
Масса: 58.
Может ли масса быть около 100? В таком случае, молекула:
[
C_5H_{12} \Rightarrow 60 + 12=72
]
Меньше, чем 100.
Итак, пересмотрим:
Масса ( M_{вещества} = 3,45 \times 28.97 \approx 100 ).
Значит, искомое — более тяжелое соединение, например, C₆H₁₄ (гексан):
[
6 \times 12 + 14=72 +14=86
]
или C₈H₁₈:
[
8 \times 12 + 18=96 + 18=114
]
Наиболее подходящее — C₆H₁₄ (86), чуть меньше 100.
Единственно, что можно сказать точно: это углеводород с молекулой около 100, например, C₇H₁₆:
[
7 \times 12 + 16=84+16=100
]
Совпадает идеально.
Ответ:
Молекулярная формула — ( C_7H_{16} ) (гептан).
5. Выведите формулу вещества, содержащего 82,75% углерода и 17,25% водорода. Относительная плотность паров по воздуху равна 2.
Решение:
Массы C и H:
- C: 82,75 г, ( n_C = 82,75/12 \approx 6,8958 )
- H: 17,25 г, ( n_H=17,25/1=17,25 )
Отношение:
[
n_H / n_C \approx 17,25/6,8958 \approx 2,5
]
Это отношение примерно равно ( 5/2 ), значит:
[
C_2H_5
]
Молекулярная масса:
[
2 \times 12 + 5=24+5=29
]
- Молекулярная масса на основе плотности:
[
M_{вещества} = 2 \times D = 2 \times 2=4
]
Но это не совпадает.
Похоже, мы должны найти молекулу, с массой равной:
[
M_{вещества} = D \times M_{воздуха} = 2 \times 29=58
]
Молекула с массой 58:
[
C_4H_{10} \ (бутан): 58
]
или:
[
C_3H_8: 44
]
Меньше, чем 58, значит — C₅H_{12} с массой 72, больше.
Раз у нас около 58, скорее всего, это C₄H_{10} (бутан).
Итоговые ответы:
- ( C_5H_{12} )
- ( C_4H_9Cl )
- ( C_3H_8 )
- ( C_6H_{14} ) или ( C_7H_{16} ) — наиболее вероятное, исходя из данных, — скорее ( C_6H_{14} )
- ( C_3H_8 ) или ( C_4H_{10} ) — наиболее вероятное — ( C_4H_{10} )
Если понадобится уточнение или подробное объяснение по любому из пунктов — обращайтесь!
