Question

Органическое вещество содержит только углерод, водород, кислород и натрий. В результате ряда операций весь натрий из вещества был переведен в сульфат натрия, углерод — в карбонат бария, а водород — в воду. В результате из 21,2 г вещества было получено 28,4 г сульфата натрия, 78,8 г карбоната бария и 7,2 мл воды (плотность воды равна 1 г/мл). Установите формулу вещества, если известно, что его молярная масса равна 106 г/моль.

Answer 1

Дано:

- Масса органического вещества: 21,2 г
- Масса сульфата натрия (Na2SO4): 28,4 г
- Масса карбоната бария (BaCO3): 78,8 г
- Объем воды: 7,2 мл (плотность = 1 г/мл, значит масса воды = 7,2 г)
- Молярная масса вещества: 106 г/моль

Найти: формулу органического вещества.

Решение:

1. Определяем количество натрия в сульфате натрия:
   - Молярная масса Na2SO4 = 2 × 23 (Na) + 32 (S) + 4 × 16 (O) = 46 + 32 + 64 = 142 г/моль
   - Количество моль сульфата натрия: n(Na2SO4) = 28,4 г / 142 г/моль ≈ 0,200 моль
   - Так как в Na2SO4 содержится 2 моль Na на 1 моль сульфата, то:
     n(Na) = 2 × n(Na2SO4) = 2 × 0,200 ≈ 0,400 моль

2. Определяем количество водорода в воде:
   - Молярная масса H2O = 2 × 1 (H) + 16 (O) = 18 г/моль
   - Количество моль воды: n(H2O) = 7,2 г / 18 г/моль ≈ 0,400 моль
   - Каждый моль воды содержит 2 моль H, поэтому:
     n(H) = 2 × n(H2O) = 2 × 0,400 ≈ 0,800 моль

3. Определяем количество углерода в карбонате бария:
   - Молярная масса BaCO3 = 137 (Ba) + 12 (C) + 3 × 16 (O) = 137 + 12 + 48 = 197 г/моль
   - Количество моль карбоната бария: n(BaCO3) = 78,8 г / 197 г/моль ≈ 0,400 моль
   - В каждом моль карбоната бария содержится 1 моль C, значит:
     n(C) = n(BaCO3) ≈ 0,400 моль

4. Подсчитаем общее количество атомов и их массы:
   - Масса C: 0,400 моль × 12 г/моль = 4,8 г
   - Масса H: 0,800 моль × 1 г/моль = 0,8 г
   - Масса Na: 0,400 моль × 23 г/моль = 9,2 г
   - Общая масса: 4,8 г + 0,8 г + 9,2 г ≈ 14 г

5. Масса кислорода в веществе:
   - Масса органического вещества = 21,2 г, следовательно, масса кислорода:
     m(O) = 21,2 г - 14 г = 7,2 г
   - Количество моль O: n(O) = 7,2 г / 16 г/моль = 0,450 моль

6. Установим соотношения между элементами:
   - C : H : Na : O = 0,400 : 0,800 : 0,400 : 0,450
   - Приведем к целым числам:
     - Делим все значения на 0,400:
       C : H : Na : O = 1 : 2 : 1 : 1,125
     - Умножаем на 8 (для получения целых чисел):
       C : H : Na : O = 8 : 16 : 8 : 9

Таким образом, формула органического вещества может быть записана как C8H16Na8O9.

Ответ: C8H16NaO9.