В результате сжигания 1,74 г органического соединения в избытке кислорода получены равные количества (моль) углекислого газа и воды, а суммарная масса CO2 и H2O составила 5,58 г. Определите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что относительная плотность его паров по азоту равна 2,07
от

1 Ответ

дано:  
- масса органического соединения (m) = 1,74 г  
- суммарная масса CO2 и H2O = 5,58 г  
- относительная плотность паров вещества по азоту (d) = 2,07  

найти:  
молекулярную формулу органического вещества.  

решение:  

1. Обозначим количество молей углекислого газа как n(CO2) и количество молей воды как n(H2O). По условию задачи n(CO2) = n(H2O).

2. Известно, что:

m(CO2) + m(H2O) = 5,58 г.

3. Молярные массы:

M(CO2) = 44 г/моль,  
M(H2O) = 18 г/моль.

4. Так как n(CO2) = n(H2O), обозначим это количество как n:

m(CO2) = n * M(CO2) = n * 44 г/моль,  
m(H2O) = n * M(H2O) = n * 18 г/моль.

Следовательно:

n * 44 + n * 18 = 5,58.  
n(44 + 18) = 5,58,  
n(62) = 5,58,  
n = 5,58 / 62 ≈ 0,09 моль.

5. Таким образом, количество молей углерода (C) и водорода (H):

Количество углерода:
n(C) = n(CO2) = n ≈ 0,09 моль.  

Количество водорода:
n(H) = 2 * n(H2O) = 2 * n ≈ 2 * 0,09 = 0,18 моль.

6. Теперь найдем количество кислорода (O):

Суммарная масса углеводорода (C_xH_yO_z):

m(C) = n(C) * M(C) = 0,09 * 12 = 1,08 г,  
m(H) = n(H) * M(H) = 0,18 * 1 = 0,18 г.

Суммарная масса углерода и водорода:

m(C) + m(H) = 1,08 г + 0,18 г = 1,26 г.  

Масса кислорода:

m(O) = m(вещества) - (m(C) + m(H)) = 1,74 г - 1,26 г = 0,48 г.

Количество кислорода:

n(O) = m(O) / M(O) = 0,48 г / 16 г/моль = 0,03 моль.

7. Теперь имеем количество атомов:

n(C) = 0,09,  
n(H) = 0,18,  
n(O) = 0,03.  

8. Найдем простые целые отношения, умножив все соотношения на 100:

C(9)H(18)O(3).

9. Проверим молекулярную массу:

Молекулярная масса C9H18O3 = 12 * 9 + 1 * 18 + 16 * 3 = 108 + 18 + 48 = 174 г/моль.

10. Найдем молярную массу по относительной плотности:

Относительная плотность паров по азоту = 2,07, поэтому:

M(вещества) = d * M(азота) = 2,07 * 28 г/моль ≈ 57,96 г/моль.

11. Сравним молекулярные массы:

174 г/моль (экспериментальная) не равна 57,96 г/моль. Теперь упростим эмпирическую формулу до целых чисел. Для этого найдем кратное соотношение:

174 г/моль / 57,96 г/моль ≈ 3.

Умножим эмпирическую формулу на 3:

C(3)H(6)O(1).

ответ:  
Молекулярная формула органического вещества — C3H6O.
от