дано:
- массовая доля углерода (C) = 53,3 %
- масса органического вещества = 2,73 г
- объем образовавшегося азота (N2) = 0,68 дм³ (при нормальных условиях)
найти:
молекулярную формулу вещества.
решение:
1. Определим массу углерода в веществе:
масса углерода = (53,3 / 100) * 2,73 г = 1,45 г.
2. Найдем количество молей углерода:
Молярная масса углерода M(C) = 12,01 г/моль.
n(C) = масса углерода / M(C) = 1,45 г / 12,01 г/моль ≈ 0,121 моль.
3. Определим массу водорода и азота в веществе. Сначала найдем массу, которая приходится на водород и азот:
масса другого элемента (водорода + азота) = общая масса - масса углерода = 2,73 г - 1,45 г = 1,28 г.
4. Найдем количество молей азота, образовавшегося при сгорании вещества. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л, следовательно:
n(N2) = V / Vm = 0,68 дм³ / 22,4 л/моль = 0,0304 моль.
5. В уравнении реакции сгорания органического вещества:
CxHyNz + O2 → CO2 + H2O + N2.
Для полной реакции необходимо учитывать, что из одного моля органического вещества получается 1 моль N2. Таким образом, количество молей углерода и водорода можно определить через количество молей азота. Поскольку в органическом веществе присутствует только один элемент азота, а по массе и количеству углерода мы можем найти другие элементы:
6. Теперь учтем, что в веществе есть водород. Обозначим количество водорода как y, а количество азота как z. Из уравнения следует, что:
n(C) + n(H) + n(N) = масса другого элемента (1,28 г).
7. Из уравнений мы знаем, что:
x * 12 + y * 1 + z * 14 = 1,28 г.
Кроме того, мы имеем, что:
z = 0,0304 моль.
8. Подставим значение z в формулу. Поскольку у нас есть азот, то найдем его общую массу:
m(N) = n(N) * M(N) = 0,0304 моль * 14 г/моль ≈ 0,4256 г.
9. Теперь можем найти массу водорода:
масса водорода = 1,28 г - 0,4256 г ≈ 0,8544 г.
10. Теперь находим количество молей водорода:
n(H) = масса водорода / M(H) = 0,8544 г / 1,01 г/моль ≈ 0,845 моль.
11. Теперь у нас есть количество элементов:
- n(C) = 0,121 моль
- n(H) ≈ 0,845 моль
- n(N) = 0,0304 моль.
12. Приведём к целым числам:
- C : 0,121 / 0,0304 ≈ 4,
- H : 0,845 / 0,0304 ≈ 27,
- N : 0,0304 / 0,0304 = 1.
Таким образом, молекулярная формула вещества: C4H27N.
Ответ: органическое вещество имеет формулу C4H27N.