дано:
- масса вещества (m) = 11,8 г
- масса углекислого газа (m(CO2)) = 17,6 г
- количество воды (n(H2O)) = 0,5 моль
- объем азота (V(N2)) = 2,24 дм3 (н. у.)
- относительная плотность паров вещества по азоту (d) = 2,11
найти:
молекулярную формулу вещества.
решение:
1. Находим количество углерода из массы углекислого газа. Молярная масса CO2 составляет 44 г/моль.
n(CO2) = m(CO2) / M(CO2) = 17,6 г / 44 г/моль ≈ 0,4 моль.
Количество углерода (x) в веществе равно количеству молей CO2:
x = n(CO2) = 0,4 моль.
2. Определяем количество водорода. Из уравнения реакции сгорания видно, что количество водорода (y) соответствует двойному количеству образовавшейся воды:
y = 2 * n(H2O) = 2 * 0,5 моль = 1 моль.
3. У нас есть количество углерода (x) и водорода (y):
C(x)H(y) = C(0,4)H(1).
4. Теперь найдем количество кислорода (z). Для этого нужно определить общее количество атомов углерода и водорода, которые участвуют в реакции:
Общее количество атомов углерода и водорода:
m(C) = x * M(C) = 0,4 моль * 12 г/моль = 4,8 г.
m(H) = y * M(H) = 1 моль * 1 г/моль = 1 г.
Общая масса углерода и водорода = 4,8 г + 1 г = 5,8 г.
Теперь находим массу кислорода (O) в веществе:
m(O) = m(вещества) - (m(C) + m(H)) = 11,8 г - 5,8 г = 6 г.
Молярная масса O составляет 16 г/моль, поэтому количество кислорода:
n(O) = m(O) / M(O) = 6 г / 16 г/моль = 0,375 моль.
5. В итоге получаем:
C(0,4)H(1)O(0,375).
6. Найдем простые целые отношения между x, y и z. Умножим все значения на 8, чтобы получить целые числа:
C(3)H(8)O(3).
7. Теперь найдем молекулярную массу органического вещества. Молекулярная масса C3H8O3:
M(C3H8O3) = 12*3 + 1*8 + 16*3 = 36 + 8 + 48 = 92 г/моль.
8. Теперь найдем молекулярную массу по относительной плотности. Плотность паров по азоту равна 2,11. Молярная масса азота ≈ 28 г/моль:
M(вещества) = d * M(азота) = 2,11 * 28 г/моль ≈ 59,08 г/моль.
9. Сравним молекулярные массы:
92 г/моль (экспериментальная) не равна 59,08 г/моль. Поэтому нам нужно найти кратное соотношение:
92 г/моль / 59,08 г/моль ≈ 1,56.
Для получения молекулярной формулы умножим эмпирическую формулу на 2:
C(6)H(16)O(6).
ответ:
Молекулярная формула вещества - C6H16O6, что соответствует глюкозе или ее изомерам.