При сжигании 2,9 г органического вещества образовалось 6,6 г углекислого газа и 2,7 г воды. Определите молекулярную формулу этого вещества, если известно, что его плотность по…

Давайте решим задачу подробно.

Дано:

• Масса сгоревшего вещества \( m_ориг = 2,9 \) г
• Образовалось:
  • углекислого газа \( m_{CO_2} = 6,6 \) г
  • воды \( m_{H_2O} = 2,7 \) г
• Плотность вещества по водороду равна 29

Цель: Найти молекулярную формулу вещества.

---

Шаг 1. Определим содержание элементов в образовавшихся продуктах

1. Массы атомов C, H в продуктовых веществах

• В углекислом газе \( CO_2 \):

  Молярная масса: \( M_{CO_2} = 12 + 2 \times 16 = 44 \) г/моль
  В одном моле \( CO_2 \):

  • C: 12 г
  • O: 2 × 16 = 32 г

  Масса \( CO_2 \): 6,6 г
  Количество молей \( CO_2 \):
  \[ n_{CO_2} = \frac{6,6}{44} \approx 0,15 \text{ моль} \]

  Тогда количество атомов C:
  \[ n_C = n_{CO_2} \times 1 = 0,15 \text{ моль} \]

• В воде \( H_2O \):

  Молярная масса: \( M_{H_2O} = 2 \times 1 + 16 = 18 \) г/моль
  Количество молей воды: \[ n_{H_2O} = \frac{2,7}{18} \approx 0,15 \text{ моль} \]

  В воде содержится водород: по 2 атома на mole \( H_2O \):

  Количество атомов H: \[ n_H = 2 \times n_{H_2O} = 2 \times 0,15 = 0,30 \text{ моль} \]

---

Шаг 2. Определим соотношение атомов в исходном веществе

Поскольку масса веществ взята при полном сгорании, исходное вещество — это гидрид, у которого в основе — C, H, а кислород в нем не содержится (или он полностью преобразовался).

• Масса атомов внутри исходного вещества:

  \[ m_C = n_C \times 12 = 0,15 \times 12 = 1,8 \text{ г} \]

  \[ m_H = n_H \times 1 = 0,30 \times 1 = 0,3 \text{ г} \]

• Общая масса исходного вещества: 2,9 г, а сумма известных масс C и H:

  \[ 1,8 + 0,3 = 2,1 \text{ г} \]

  Тогда масса "незгоревших" элементов (например, кислорода или другого) равна:

  \[ 2,9 - 2,1 = 0,8 \text{ г} \]

Анализ показывает, что в исходном веществе, возможно, присутствует некий остаток или кислород в составе, либо исходное вещество — это гидрид с кислородом.
Но по типу задачи, скорее всего, мы ищем соотношение C и H в формуле исходного вещества.

---

Шаг 3. Определим соотношение атомов

Обратимся к соотношению по молям:

\[ \frac{n_C}{n_H} = \frac{0,15}{0,30} = \frac{1}{2} \]

Это указывает на формульное отношение C:H = 1:2.

---

Шаг 4. Определим молекулярную формулу исходного вещества

Обозначим эмпирическую формулу: \( CH_2 \)

Для определения молекулярной формулы необходимо найти молекулярный коэффициент. Каким образом?

---

Шаг 5. Используем плотность по водороду для определения молекулярной массы

Дано: плотность по водороду равна 29.

Что означает «плотность по водороду»? Обычно это соотношение молекулярной массы к молярной массе водорода \( H_2 \):

\[ d_H = \frac{M_{молекулы}}{2} \]

(так как молярная масса \( H_2 = 2 \) г/моль).

Нужно найти \( M_{молекулы} \):

\[ 29 = \frac{M_{молекулы}}{2} \implies M_{молекулы} = 29 \times 2 = 58 \text{ г/моль} \]

---

Ответ:

Молекулярная формула вещества — \( C_{x}H_{2x} \), а молекулярная масса — 58 г/моль.
Значит, для \( CH_2 \):

\[ M_{emp} = 12 + 2 \times 1 = 14 \text{ г/моль} \]

Молекулярный коэффициент:

\[ n = \frac{58}{14} \approx 4.14 \]

Округляем до ближайшего целого числа: 4

Следовательно, молекулярная формула это:

\[ \boxed{C_4H_8} \]

---

Итог:

Молекулярная формула вещества — \( C_4H_8 \).