1,792 л углеводорода сожгли, в результате было получено 10,56 углекислого газа и 4,32 г воды.

1,792 л углеводорода сожгли, в результате было получено 10,56 углекислого газа и 4,32 г воды. Какова молекулярная формула исходного углеводорода?

Для решения задачи нам нужно вычислить количество моль углеводорода, количество моль углекислого газа и количество моль воды, а затем определить соотношение между количеством атомов углерода и водорода в молекуле исходного углеводорода. Количество моль углеводорода: n(углеводород) = m(углеводород) / M(углеводород) = 1,792 / 28 = 0,064 моль Количество моль углекислого газа: n(углекислый газ) = V(углекислый газ) / Vm(углекислый газ) = 10,56 / 24,45 = 0,431 моль Количество моль воды: n(вода) = m(вода) / M(вода) = 4,32 / 18 = 0,240 моль Согласно закону сохранения массы, количество моль углеводорода должно быть равно сумме количества моль углекислого газа и воды: n(углеводород) = n(углекислый газ) + n(вода) 0,064 = 0,431 + 0,240 Так как это соотношение не выполняется, мы можем предположить, что часть углеводорода не сгорела до конца, и в выхлопных газах есть еще и другие вещества. Поэтому мы не можем однозначно определить молекулярную формулу исходного углеводорода.

Для решения этой задачи необходимо использовать закон сохранения массы и знать молекулярные массы углеводорода, углекислого газа и воды. Массы можно выразить в граммах или килограммах, но для удобства лучше использовать молярные массы, выраженные в г/моль. Молярные массы: - Углеводород: СnНm (например, С3Н8) - 12n + 1m г/моль - Углекислый газ: СО2 - 44 г/моль - Вода: Н2О - 18 г/моль Для начала найдем количество молей углекислого газа и воды, образованных при сгорании углеводорода: n(CO2) = 10,56 г / 44 г/моль = 0,24 моль n(H2O) = 4,32 г / 18 г/моль = 0,24 моль Заметим, что количество молей СО2 и Н2О одинаково, что говорит нам о том, что углеводород содержит только углерод и водород в равных пропорциях. Далее посчитаем количество молей углеводорода: n(CnHm) = 0,24 моль / 2 = 0,12 моль (поскольку количество молей С и Н в молекуле углеводорода равно m/2) Найдем молекулярную массу углеводорода: M(CnHm) = 1,792 л / 22,4 л/моль * 24,45 г/л = 0,982 г Теперь можем найти формулу углеводорода, зная количество молей и молярную массу: n(CnHm) = 0,12 моль M(CnHm) = 0,982 г / 0,12 моль = 8,18 г/моль Из таблицы молярных масс видно, что ближайшее значение молярной массы, которое можно получить, это 8 г/моль. Это соответствует молекулярной формуле C2H4 (24 г/моль), что намного легче, чем C3H8 (44 г/моль). Проверим, что эта молекулярная формула согласуется с данными о выделении воды: Для сгорания 1 моль С2H4 необходимо 3 моля кислорода, которые в реакции образуют 2 моля H2O. Так как в нашей реакции было выделено 0,24 моль H2O, то можно сделать вывод, что было сожжено 0,12 моль С2H4: C2H4 + 3 О2 -> 2 CO2 + 2 H2O n(C2H4) = 0,12 моль => M(C2H4) = 24 г/моль Следовательно, молекулярная формула исходного углеводорода - C2H4 (этен).