Газообразный алкан объемом 0,336 дм3 (н. у.) сожгли в избытке кислорода, а продукты сгорания полностью поглотили раствором, содержащим 3,42 г гидроксида бария. При этом было получено 1,97 г осадка. Определите формулу алкана.
от

1 Ответ

Дано:

1. Объем алкана V = 0,336 дм3 = 0,336 м3 (н. у.)
2. Масса гидроксида бария m(Ba(OH)2) = 3,42 г
3. Масса осадка m(осадок) = 1,97 г

Найти: формулу алкана CnH2n+2.

Решение:

1. Сначала найдем количество вещества гидроксида бария:

Молярная масса Ba(OH)2 = 137 + (16 + 1)*2 = 171 г/моль.

Количество вещества Ba(OH)2:

n(Ba(OH)2) = m(Ba(OH)2) / M(Ba(OH)2) = 3,42 г / 171 г/моль ≈ 0,0200 моль.

2. При реакции сжигания алканов образуются углекислый газ и вода. Гидроксид бария реагирует с углекислым газом, образуя карбонат бария:

Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O.

3. Количество вещества осадка (BaCO3):

Молярная масса BaCO3 = 137 + 12 + 16*3 = 197 г/моль.

Количество вещества BaCO3:

n(BaCO3) = m(BaCO3) / M(BaCO3) = 1,97 г / 197 г/моль ≈ 0,0100 моль.

4. Поскольку на образование одного моля BaCO3 требуется один моль CO2, то количество вещества CO2 будет равно количеству вещества BaCO3:

n(CO2) = n(BaCO3) = 0,0100 моль.

5. Теперь определим количество вещества алкана, который сгорел. Для этого используем уравнение реакции сгорания алкана:

C(n)H(2n+2) + (3n+1)/4 O2 → nCO2 + (n+1)H2O.

Из уравнения видно, что на 1 моль алкана образуется n моль CO2.

6. Найдем количество вещества алкана:

n(alcan) = n(CO2) / n = 0,0100 моль / n.

7. Объем газа в нормальных условиях составляет 22,4 л/моль (0,0224 м3/моль). Используем этот объем для нахождения количества вещества алкана:

n(alcan) = V / 22,4 л = 0,336 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,0150 моль.

8. Уравниваем количество веществ:

0,0150 моль = 0,0100 моль / n.

n ≈ 0,0100 моль / 0,0150 моль = 2/3 = 0,6667.

Так как n должно быть целым числом, умножим все значения на 3:

n = 2 (количество атомов углерода в алкане).

9. Подставляем значение n в формулу для алкана:

CnH2n+2 = C2H(2*2+2) = C2H6.

Ответ: Формула алкана - C2H6 (этан).
от