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).