Дано:
Относительная плотность паров органического соединения по азоту = 2
Масса сжигаемого соединения = 9,8 г
Объем образованного углекислого газа при сжигании = 15,68 л (н.у)
Масса образовавшейся воды при сжигании = 12,6 г
Найти:
Молекулярную формулу органического соединения.
Решение:
1. Найдем количество вещества углекислого газа:
n(CO2) = V/ Vm = 15.68 л / 22.4 л/моль = 0.7 моль
2. Найдем количество вещества воды:
n(H2O) = m/M = 12.6 г / 18 г/моль = 0.7 моль
3. Найдем количество углерода в органическом соединении:
Количество углерода (C) = количество углерода в углекислом газе = 0.7 моль
4. Найдем количество водорода в органическом соединении:
Количество водорода (H) = количество водорода в воде / 2 = 0.35 моль
5. Теперь найдем количество кислорода в органическом соединении:
Количество кислорода (O) = (Количество вещества органического соединения) - (Количество углерода + Количество водорода)
O = 0.7 - (0.7 + 0.35) = -0.35 моль
6. Так как количество кислорода получилось отрицательным, это означает, что в исходном органическом соединении был избыток водорода. Поэтому необходимо найти количество избыточного водорода:
Избыточный водород = количество водорода в воде - количество водорода в органическом соединении / 2 = (0.7 - 0.35) / 2 = 0.175 моль
7. Теперь найдем количество азота в органическом соединении:
Количество азота (N) = (Масса исходного вещества - Масса углерода - Масса водорода - Масса кислорода) / (Молярная масса азота) = (9.8 г - 0.7*12 г/моль - 0.525 г/моль - 0 г) / (14 г/моль) = 0.25 моль
8. Определим отношение молекулярной массы органического соединения к массе объему равного молярному объему азота при стандартных условиях:
D = (Масса молекулы * Vm) / (Масса исходного вещества * 22.4 л/моль)
где Vm - молярный объем газа при н.у. равный 22.4 л/моль
Масса молекулы = Масса углерода + Масса водорода + Масса кислорода + Масса азота
Масса углерода = 12 г/моль, Масса водорода = 1 г/моль, Масса кислорода = 16 г/моль, Масса азота = 14 г/моль
D = (12*0.7 + 1*0.525 + 16*(-0.35) + 14*0.25) / (9.8 * 22.4 л/моль) = 0.088
9. Найдем отношение молекулярной массы органического соединения к массе молекулы азота:
D/2 = M / 14 г/моль
M = D/2 * 14 г/моль = 0.044 * 14 г/моль = 0.616 г/моль
10. Найдем молекулярную формулу органического соединения:
Молярная масса органического соединения = (Масса молекулы * n)
Масса молекулы = 0.616 г/моль
n - целое число, т.к. формула должна быть целочисленной
Молярная масса органического соединения = 9,8 г / n
0.616 = (12*n + 1*2n + 14*0.25 + 0.175*2n) / n
0.616n = 12n + 2n + 3.5 + 0.35n
0.066n = 3.5
n = 53
Ответ:
Молекулярная формула органического соединения будет C2H4N4.