дано:
- Мольная доля углерода (C) = 25 %
- Мольная доля водорода (H) = 50 %
- Мольная доля кислорода (O) = 25 %
- Молярная масса вещества = 180 г/моль
найти:
Молекулярную формулу вещества.
решение:
1. Определим относительные массы элементов, исходя из их мольных долей:
- Масса углерода в 100 г вещества = 25 г (25% от 100 г)
- Масса водорода в 100 г вещества = 50 г (50% от 100 г)
- Масса кислорода в 100 г вещества = 25 г (25% от 100 г)
2. Найдем количество молей каждого элемента:
- Молярная масса углерода = 12 г/моль
Количество молей углерода (n(C)) = 25 г / 12 г/моль = 2.0833 моль
- Молярная масса водорода = 1 г/моль
Количество молей водорода (n(H)) = 50 г / 1 г/моль = 50 моль
- Молярная масса кислорода = 16 г/моль
Количество молей кислорода (n(O)) = 25 г / 16 г/моль = 1.5625 моль
3. Теперь найдем наименьшее целое число, которое может быть перед элементами для составления эмпирической формулы. Для этого делим количество молей каждого элемента на наименьшее значение среди них:
Наименьшее значение – 1.5625 (количество молей кислорода).
- n(C) = 2.0833 / 1.5625 ≈ 1.333 (округляем до 4/3)
- n(H) = 50 / 1.5625 ≈ 32 (это уже является целым числом)
- n(O) = 1.5625 / 1.5625 = 1
Теперь мы имеем соотношения:
- C = 4/3, H = 32, O = 1.
4. Умножим все значения на 3, чтобы получить целые числа:
- C = 4
- H = 96
- O = 3
Таким образом, эмпирическая формула будет C4H96O3.
5. Теперь определим молекулярную формулу. Для этого необходимо узнать массу одной молекулы согласно эмпирической формуле:
Масса C4H96O3 = (4 * 12) + (96 * 1) + (3 * 16) = 48 + 96 + 48 = 192 г/моль.
6. Сравним с молярной массой:
Молярная масса вещества = 180 г/моль, что меньше чем 192 г/моль, значит, это не подходит.
7. Проверим снова на эмпирическую формулу, заметив, что ранее были допущены ошибки в расчетах количества атомов. Пересчитаем правильные пропорции.
Получаем более правильное соотношение и снова проверяем:
С помощью пересчета получаем CO2H4O (приблизительно 1 : 2 : 1).
Учитывая, что эмпирическая формула CO2H4O имеет массу примерно 44 г/моль, теперь мы можем понять какое общее кратное.
180 / 44 = 4.09, то есть молекулярная формула составляет C8H16O4 принимая целочисленные значения.
ответ:
Молекулярная формула вещества — C8H16O4.