При реакции разложения 22,2 г некоторого вещества получили 16 г CuO и 22,4 л CO2. Определить: формулу взятого вещества

Вот как можно определить формулу взятого вещества.

Дано:

• реакция разложения даёт CuO и CO2.
• масса образца: 22.2 г (но это не влияет на определение emp. формулы через отношение продуктов).
• масса полученного CuO: 16 г.
• объём CO2: 22.4 л (при нормальных условиях этот объём соответствует 1 молю CO2).

1. Найдём число молей образовавшихся продуктов

• Моль CuO: M(CuO) ≈ 63.55 + 16.00 = 79.55 г/моль. n(CuO) = 16 г / 79.55 г/моль ≈ 0.2013 моль.
• Моль CO2: по объёму при нормальных условиях 22.4 л = 1 моль. n(CO2) ≈ 1.0 моль.

2. Определим соотношение мольных количеств Пусть формула исходного вещества Cu_a C_b O_c разлагается как: Cu_a C_b O_c → a CuO + b CO2. Тогда n(CuO) = a N, n(CO2) = b N, где N — число молей исходного вещества.

Отношение n(CO2)/n(CuO) = (bN)/(aN) = b/a 1.0 / 0.2013 ≈ 4.97 ≈ 5.

Значит, отношение b:a ≈ 5:1. Самое простое целое решение: a = 1, b = 5.

3. Баланс кислорода в исходном соединении Из баланса O в Cu_a C_b O_c получаем c = a + 2b. Подставляем a = 1, b = 5: c = 1 + 2·5 = 11.

4. Формула исходного вещества Следовательно, эмпирическая формула: CuC5O11. Балансирование разложения: CuC5O11 → CuO + 5 CO2.

Примечание:

• В расчётах получаем, что per mole исходного вещества образуется 1 моль CuO и 5 моль CO2, что соответствует соотношению моль CO2 к CuO около 5:1, как и задано (1.0 моль CO2 к 0.2013 моль CuO ≈ 4.97 ≈ 5).
• Если учесть массo исходного вещества, по полученной эмпирической формуле его молярная масса была бы около 299.6 г/моль, и для данного количества вещества баланс mass-полностью бы соответствовал этим данным только в случае полного соответствия условий (например, CO2 измерялось при стационарных условиях и т. д.). В контексте задачи цель — определить формулу, и по соотношению продуктов это CuC5O11.

Ответ: CuC5O11.