При сжигании 0,22 г органического вещества, плотность паров которого по воздуху равна 1,517, образовалось 224 мл оксида углерода (IV) (н. у.) и 0,18 г воды. Определите…

Решение по шагам.

1. Определим молекулярную массу вещества по данным плотности паров

• Молярная масса воздуха ≈ 29 г/моль.
• Мольная масса вещества M = ρ(вых.) × M(воздуха ≈ 29) ≈ 1,517 × 29 ≈ 44,0 г/моль.

2. Найдём количество вещества, образовавшегося в процессе горения

• CO2: 224 мЛ при нормальных условиях (м.у.) → n_CO2 = 0,224 л / 22,4 л/моль = 0,0100 моль.
• H2O: масса 0,18 г → n_H2O = 0,18 г / 18 г/моль = 0,0100 моль.

3. Запишем формулу горящего вещества: CxHyOz. При полного сгорании:

• n_CO2 = x · n, где n — число молей сгоревшего вещества.
• n_H2O = (y/2) · n.

Из условий задачи n_CO2 = n_H2O = 0,0100 моль, значит x · n = (y/2) · n ⇒ y = 2x.

4. Используем молекулярную массу M = 12x + y + 16z = 12x + 2x + 16z = 14x + 16z. Поскольку M ≈ 44 г/моль, подбираем целые x, z:

• x = 2, z = 1 даёт M = 14·2 + 16·1 = 28 + 16 = 44 г/моль, и тогда y = 2x = 4.

Следовательно, формула вещества: C2H4O.

5. Верификация n = m / M = 0,22 г / 44 г/моль = 0,005 моль. Тогда:

• n_CO2 = x · n = 2 · 0,005 = 0,010 моль (совпадает с данными).
• n_H2O = (y/2) · n = (4/2) · 0,005 = 0,010 моль (совпадает).

Ответ: молекулярная формула вещества — C2H4O. Возможные изомеры с этой формулой: ацетальдегид (этанал) и этиленовый оксид (оксарин). Но по данным задачи формула именно C2H4O.