Дано:
1. Масса раствора до реакции m(раствор до) = 58,58 г
2. Масса раствора после реакции m(раствор после) = 60,00 г
3. Массовая доля соли в растворе = 4,6 %
Найти: формулу алкана CnH2n+2.
Решение:
1. Найдем массу образовавшейся соли:
m(соль) = m(раствор после) - m(раствор до)
= 60,00 г - 58,58 г
= 1,42 г.
2. Теперь найдем количество вещества соли. Поскольку массовая доля соли составляет 4,6 %, можем выразить массу соли через массу раствора:
массовая доля соли = (m(соль) / m(раствор после)) * 100%.
Так как мы уже нашли массу соли, проверим согласованность:
1,42 г / 60,00 г * 100% = 2,37 %.
Это не соответствует, следовательно, требуется пересчитать массу соли с учетом массы раствора.
3. Сначала найдем массу соли по массовой доле:
m(соль) = 4,6 % * m(раствор после) / 100%
= 4,6 / 100 * 60,00 г
= 2,76 г.
4. Теперь определяем количество вещества соли, принимая во внимание, что соль — это карбонат калия K2CO3.
Молярная масса K2CO3 = 39*2 + 12 + 16*3 = 138 г/моль.
Количество вещества соли:
n(K2CO3) = m(K2CO3) / M(K2CO3) = 2,76 г / 138 г/моль ≈ 0,0200 моль.
5. Из уравнения реакции сгорания алканов:
C(n)H(2n+2) + O2 → nCO2 + (n+1)H2O.
На 1 моль углеводорода образуется n моль CO2 и (n + 1) моль H2O.
Согласно реакции, каждому молю углеводорода соответствуют 1 моль CO2 и n моль H2O.
6. Объем углекислого газа, который абсорбировал KOH, равен количеству CO2:
n(CO2) = n(K2CO3) = 0,0200 моль.
7. Соотношение:
n(C) = n(CO2) = 0,0200 моль,
n(H) = 2 * n(H2O) = 2 * 0,0200 моль = 0,0400 моль.
8. Учитывая, что на 1 моль углеводорода CnH(2n+2):
n = n(C) = 0,0200 моль,
2n + 2 = n(H) = 0,0400 моль.
9. Получаем уравнение:
0,0200 = n и 0,0400 = 2 * n + 2.
Подставляем n:
n = 2.
10. Составляем молекулярную формулу алкана:
CnH2n+2 = C2H6.
Ответ: Формула алкана - C2H6 (этан).