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.