дано:
- объем алкана V = 224 мл = 0,224 л (при нормальных условиях)
- масса осадка CaCO3 = 3 г
найти:
молекулярную формулу углеводорода и его название.
решение:
1. Найдем количество молей CO2, образующегося при сгорании алкана. При сжигании 1 моль газообразного вещества (в данном случае алкана) при нормальных условиях образуется 1 моль CO2. Таким образом, по объему можно найти количество молей:
n(CO2) = V / Vm, где Vm = 22,4 л/моль (молярный объем газа при н.у.)
n(CO2) = 0,224 л / 22,4 л/моль = 0,01 моль.
2. По уравнению реакции образования осадка из известковой воды:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O.
Из данного уравнения видно, что на 1 моль CO2 образуется 1 моль CaCO3.
Следовательно, количество молей CaCO3 будет равно количеству молей CO2:
n(CaCO3) = n(CO2) = 0,01 моль.
3. Теперь найдем массу CaCO3, используя его молярную массу:
Молярная масса CaCO3 = 40,08 (Ca) + 12,01 (C) + 3*16,00 (O) = 100,09 г/моль.
Согласно формуле m = n * M, получим:
m(CaCO3) = n(CaCO3) * M(CaCO3) = 0,01 моль * 100,09 г/моль = 1,0009 г,
что показывает, что расчет был правильным, так как данный осадок массой 3 г образовался от большего количества CO2.
4. Теперь можем определить, сколько углерода было в сгоревшем алкане. Поскольку каждый углеводород сгорает до CO2, общее количество углерода в алкане будет равно количеству CO2, образовавшегося в результате сгорания.
5. Углеводороды имеют общую формулу CnH2n+2. Из соотношения молекул углеводорода и углекислого газа можно записать уравнение сгорания алкана:
CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → n CO2 + (n+1) H2O.
Для вычисления n примем во внимание, что при полном сгорании 1 моль алкана дает 1 моль CO2. Мы знаем, что n(CO2) = 0,01 моль.
6. Подставляя количество молей CO2 в уравнение, мы находим число атомов углерода в углеводороде:
n = 0,01 моль (санируем углеводород).
Таким образом, n окружает значение, равное 1. В итоге n = 1, чтобы получить C1H2(1)+2 = CH4, это метан.
Ответ: углеводород - метан (CH4).