При полном сжигании 12,0 г органического вещества получили 14,4 г воды и углекислый газ, который с избытком известковой воды образует 60,0 г осадка. Установите молекулярную формулу вещества, если известно, что плотность его паров по воздуху равна 2,069.
от

1 Ответ

дано:  
- масса органического вещества (m) = 12,0 г  
- масса воды (H2O) = 14,4 г  
- масса осадка (CaCO3) = 60,0 г  
- плотность паров по воздуху = 2,069  

найти:  
молекулярную формулу вещества.  

решение:  

1. Найдем количество молей воды:

Молярная масса H2O = 2*1,01 (H) + 16,00 (O) = 18,02 г/моль.

n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 14,4 г / 18,02 г/моль ≈ 0,799 моль.

2. При сгорании углеводорода образуется углекислый газ (CO2) и вода (H2O). Из уравнения реакции сжигания можно установить, что на каждую пару водорода в воде (H2O) образуется один моль углерода (C).

Таким образом, количество углерода будет равно количеству молей H2O:

n(C) = n(H2O) = 0,799 моль.

3. Теперь найдем массу углерода:

Молярная масса углерода (C) = 12,01 г/моль.

m(C) = n(C) * M(C) = 0,799 моль * 12,01 г/моль ≈ 9,59 г.

4. Теперь найдем количество углекислого газа (CO2), который образуется при сгорании. Из уравнения реакции следует, что на каждый моль углерода образуется один моль CO2.

Масса CO2, образовавшегося при сгорании:

m(CO2) = m(органического вещества) - m(C) - m(H2O).

5. Подставим известные значения:

m(CO2) = 12,0 г - 9,59 г - 14,4 г. Однако это неверное утверждение, так как масса не может быть отрицательной. Мы должны найти количество углерода и водорода, которое идет из CO2 и H2O.

6. Осуществим расчет общей массы углерода и водорода из образованного CaCO3:

Известно, что CaCO3 образуется из CO2.

7. Найдем количество молей CaCO3:

Молярная масса CaCO3 = 40,08 (Ca) + 12,01 (C) + 3*16,00 (O) = 100,09 г/моль.

n(CaCO3) = m(CaCO3) / M(CaCO3) = 60,0 г / 100,09 г/моль ≈ 0,599 моль.

8. Это количество соответствует количеству углерода, поскольку на каждый моль CaCO3 приходится один моль углерода:

n(C) = 0,599 моль.

9. Теперь найдем массу углерода:

m(C) = n(C) * M(C) = 0,599 моль * 12,01 г/моль ≈ 7,19 г.

10. Считаем количество водорода. Вода состоит из двух атомов водорода на один атом кислорода. Количество водорода равно количеству моль H2O:

n(H) = 2 * n(H2O) = 2 * 0,799 моль = 1,598 моль.

11. Масса водорода:

m(H) = n(H) * M(H) = 1,598 моль * 1,01 г/моль ≈ 1,61 г.

12. В итоге можем подытожить:

Общая масса элементов:  
- Углерод: 7,19 г  
- Водород: 1,61 г  
- Остаток до 12 г: кислород (O).

13. Найдем массу кислорода:

m(O) = 12,0 г - m(C) - m(H) = 12,0 г - 7,19 г - 1,61 г = 3,2 г.

14. Теперь найдем количество молей кислорода:

Молярная масса O = 16,00 г/моль.

n(O) = m(O) / M(O) = 3,2 г / 16,00 г/моль = 0,20 моль.

15. Получаем соотношение:

C: 0,599 моль,  
H: 1,598 моль,
от