Дано:
Масса ароматического углеводорода = 21,2 г
Объем углекислого газа (CO2) = 35,84 дм³
Масса воды (H2O) = 18 г
Найти:
Молекулярную формулу вещества и его относительную молекулярную массу
Решение:
1. Найдем количество моль углекислого газа (CO2) по его объему и условиям нормальных условий (0°C, 1 атм):
n(CO2) = V / Vm = 35,84 дм³ / 22,4 л/моль ≈ 1,6 моль
2. По уравнению реакции сгорания ароматического углеводорода:
CₙHₘ + (n + m/4)O₂ -> nCO₂ + m/2H₂O
3. Молярное соотношение между CO2 и CₙHₘ равно n:1. Следовательно, количество молекул CO2 равно числу углеродов в молекуле ароматического углеводорода.
4. Определим количество углерода в молекуле ароматического углеводорода:
n(C) = n(CO2) = 1,6 моль
5. Рассчитаем массу углерода:
m(C) = n(C) * M(C) = 1,6 моль * 12 г/моль = 19,2 г
6. Посмотрим на массу воды, чтобы определить количество водорода в молекуле:
m(H) = m(H2O) = 18 г
7. Рассчитаем количество моль водорода:
n(H) = m(H) / M(H) = 18 г / 1 г/моль = 18 моль
8. Так как H₂O содержит 2 атома водорода, то число молей водорода равно числу атомов водорода в молекуле ароматического углеводорода.
9. Отношение масс углерода к массе водорода в молекуле ароматического углеводорода:
m(C) / m(H) = 19,2 г / 18 г ≈ 1,07
10. Подсчитаем возможные сочетания углерода и водорода, которые удовлетворяют этому отношению. Углерод может быть связан с 1, 2, 3 или 4 атомами водорода, что соответствует формулам CxHy, CxH2y, CxH3y, CxH4y.
11. Если принять, что масса образца состоит только из углерода и водорода, азота и кислорода нет, то наиболее вероятными являются формулы, близкие к CH и CH2.
12. Относительная молекулярная масса для CH равна 13 г/моль, для CH2 - 14 г/моль.
Ответ:
На основании расчетов наиболее вероятной молекулярной формулой для данного вещества является CH2. Его относительная молекулярная масса составляет 14 г/моль.